Schraubenbemessung

Schraubenbemessung

Ungelesener Beitragvon Dieter B. aus B. am Di 4. Dez 2018, 12:55

Moin allerseits,

anbei ein wahrscheinlich einfach zu lösendes Problem, leider habe ich wohl gerade ein Brett vor dem Kopf:
zu bemessen ist hier beispielhaft der Anschluss eines geschraubten Geländers auf einem U-Profil.
Ganz unabhängig, ob irgendwelche anderen Bauteile/Schweißnähte, etc. versagen, möchte ich hier nur auf die Schrauben eingehen.
Es geht lediglich um die Bemessung der Schrauben, die ja bei einfacher Betrachtung zunächst nur Zug bekommen:
also 1,80 kNm geteilt durch den ideellen Hebelarm von 1 cm.
Dabei kommt dann eine Zugkraft von Zd = 1,80/0,01 = 180 kN heraus, also je Schraube 90 kN.
Man müsste also schon eine M16 10.9 mit NRd = 113,00 kN verwenden, um den Nachweis so zu führen.
Fraglich ist dann allerdings, wie sich das 17er Durchgangsloch im oberen Flansch des U-Profiles verhält. Viel Stahl ist dann ja nicht mehr vorhanden.

Gibt es nicht auch eine Möglichkeit, diese Situation über vorgespannte Schrauben "zu verklemmen", so dass Last nicht mehr nur die Schraube auf Zug beansprucht, sondern ein Teil der Last quasi über die Reibung zwischen den Stahlflächen aufgenommen wird?
Wie gesagt, das beigefügte Bild ist nur exemplarisch zu verstehen, man könnte sich auch 2 Flachstähle vorstellen, die mit Schrauben verspannt werden und dann wie ein gemeinsamer Querschnitt, der nachgiebig verbunden ist, wirken soll.
Gibt es dafür einen einfachen, nachvollziehbaren Rechenansatz?
Diese Geländer werden scheinbar häufg einfach so gebaut, aber das kann nicht über das Modell mit der Druck- und Zugkraft funktioneren.

Vielen Dank und beste Grüße
Marco

7P98LPOH4W.jpg
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Geländer_Schraube.pdf
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Dieter B. aus B.
 
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Re: Schraubenbemessung

Ungelesener Beitragvon helmi am Mi 5. Dez 2018, 09:38

.. du kannst die Platte ja mal mit den genauen
Abmessungen z.B. mit dem Ankerprogramm von
Fischer rechnen. Da kriegst du die Zugkräfte
ja auch geliefert. Wenn ich da eine Platte
mit b=60mm (ungefähr Deine Skizze) eingebe
kommen Zugkräfte <40kN je Schraube raus.
Dein Hebelarm ist meiner Meinung nach
sehr ungünstig angesetzt.

Helmi
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Re: Schraubenbemessung

Ungelesener Beitragvon helmi am Mi 5. Dez 2018, 09:45

... wollte ich eigentlich noch anhängen...
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Re: Schraubenbemessung

Ungelesener Beitragvon Dieter B. aus B. am Mi 5. Dez 2018, 10:07

Hallo Helmi,

vielen Dank für die Einschätzung.
C-Fix verwende ich auch immer gern für die Bemessung von Ankerplatten.

Im konkreten Beispiel ist es aber eben fraglich, ob sich tatsächlich ein günstigerer Hebelarm einstellen wird. C-Fix geht ja von einem quasi unendlichen steifen Lager aus, während mein Stahlprofil U 160 gerade mal eine Flanschdicke von 10,5 mm hat.
Wenn ich dann die Fußplatte des Geländerpfostens mal mit einer Dicke von 15 mm annehme, wirkt das Ganze ja schon ziemlich weich und leicht verdrehbar.
Auf dem Foto (Quelle: Google/Internet) sieht man ja, dass es schonmal gebaut wurde... aber bei den Mickey-Maus-Abmessungen kann ich mir nur schwerlich vorstellen, dass da was prüffähiges gerechnet wurde.

Bin ich denn auf einem völlig falschen Dampfer, mit der Annahme, dass es möglicherweise einen komplett anderen Ansatz geben müsste, um diese Art von Verbindung nachzuweisen?
Irgendwelche Tragreserven müssten doch über die Vorspannung der Schrauben rauszukitzeln sein?

Vielen Dank und Grüße
aus dem Norden
Dieter B. aus B.
 
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Re: Schraubenbemessung

Ungelesener Beitragvon Dieter B. aus B. am Mi 5. Dez 2018, 10:15

... das System entspricht ja eigtl. einem biegesteifen Stoß, aber lediglich mit 2 mittigen Schrauben.
Da muss es doch was in der Literatur geben? Wagenknecht / Kindmann äußern sich zu dem Thema leider nicht... :roll:
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Re: Schraubenbemessung

Ungelesener Beitragvon FertigTeilchen am Mi 5. Dez 2018, 11:51

Sind die Schrauben nicht die Verlängerung des Kragarmes?
Und als solches zu bewerten...??
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Re: Schraubenbemessung

Ungelesener Beitragvon Dieter B. aus B. am Mi 5. Dez 2018, 12:32

HalloFertigteilchen,

diesen Ansatz verstehe ich nicht so ganz... also die Schrauben als Kragarm auf Biegung bemessen?
Da dürfte man mit M/W aber schnell an seine Grenzen stoßen :shock:
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Re: Schraubenbemessung

Ungelesener Beitragvon Andreas Taglang am Mi 5. Dez 2018, 15:40

Hallo Marco,

falls ich Sie richtig verstanden habe ...

Also ich würde den Ober- und Unterflansch des U-Profils über Steifen konstruktiv binden und das U-Profil, wenn erforderlich, im betrachteten Bereich (von Lagerung zu Lagerung) auf Torsion nachweisen.
Beste Grüße vom Bodensee
Andreas Taglang

IBT
Ingenieurbüro für Tragwerksplanung
Sicherheits- und Gesundheitsschutz

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Fakt ist … nichts hat soviel Bestand, wie die Veränderung!
Andreas Taglang
 
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Re: Schraubenbemessung

Ungelesener Beitragvon Dieter B. aus B. am Do 6. Dez 2018, 06:11

Moin Herr Taglang,

das mit den Steifen würde ich bei so einer Ausführung auch empfehlen.

Mir geht es aber eher um die Anschlussituation, dass ein Moment von einem Schraubanschluss aufgenommen werden soll.
In dem vorliegenden Fall ist der Hebelarm eben so klein, dass das Model von Druck und Zug hier vllt. gar nicht mehr richtig passt und es eher über Schub oder einer Art Vorspannung funktioniert?
Man sieht ja auch häufig Treppengeländer die mit einer kleinen Mini-Fußplatte auf einer U-Wange (ohne Steifen) montiert werden.

Gibt es keine theroretische Möglichkeit, über das Aufbringen einer Vorspannung 2 Stahlplatten zu verbinden?
Dieter B. aus B.
 
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Re: Schraubenbemessung

Ungelesener Beitragvon wernerL am Do 6. Dez 2018, 09:51

Hallo zusammen,
man verzeihe mir die Qualität der beigefügten Skizzen, sie dienen ja auch nur zur Veranschaulichung. Wenn man das Geländer abnimmt, bleiben aus dem Moment des Geländerppfostens die Lasten d als Resultierende der Druckfläche und die Schraubenkräfte Z (die H-Lasten mal außer Acht gelassen). Z und d bilden ein eingeprägtes Moment, das im Flansch und im Steg des U-Profils aufgenommen werden muss. Da ist sicher der Steg maßgebend, auch wenn die mittragende Breite b-m berücksichtigt wird. Das gesamte U-Profil wird auf Torsion (aus dem eingeprägten Moment) beansprucht und müsste dafür, wie Kollege Taglang schon schrieb, nachgewiesen werden. Eine zusätzliche Vorspannung der Schrauben ist wirkungslos, sie erzeugt nur gleich große Kräfte auf der Ober- und Unterseite des Flansches. Für die Aufnahme der H-Lasten wäre sie geeignet, dafür ist aber sicher nicht erforderlich. Die im zweiten Bild eingebaute Steife entschärft das Problem der Lasteinleitung in Flansch und Steg, ändert aber nichts an der Torsionsbeanspruchung des U-Profils.
Zusammengefaßt (und zum Bild): Nicht alles was steht ist auch standsicher.
wernerL
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