Berechnung von querzugbeanspruchten Bereichen und deren Verstärkung
0.1 Versuchsergebnisse
0.09
Lognormal-Verteilung
relative Häufigkeit [-]
0.08 0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34
C1 [N/mm1/2]
Abb. 3: Rissbild an einem Queranschluss und die geometrischen Bezeichnungen (links) sowie Verteilung des Festigkeitsparameters C1 aus Versuchen.
eingeleitet werden. Je nachdem auf welcher Höhe des Trägers der Queranschluss angebracht ist, wird die eingeleitete Kraft direkt über Schub und Querdruck abgetragen oder sie muss über Querzug in den oberen Teil des Trägers übertragen werden. Da dieser Querzug vermieden werden sollte, ist es vorteilhaft, den Queranschluss auf der der Kraft abgewandten Trägerseite anzuschliessen. Beispiele von Situationen in denen Lasten quer zur Faserrichtung eingeleitet werden sind zum Beispiel die Verankerung der Sparren an der Pfette, Anschlüsse von Neben- an Hauptträgern mittels Balkenschuhen, angehängte Lasten an Trägern oder Zugverbindungen in Fachwerkträgern. 3.2 Unverstärkte Queranschlüsse Der bruchmechanische Bemessungsansatz für Queranschlüsse wurde von van der Put aufgestellt (van der Put (1990)): der Widerstand des Anschlusses Rv kann gemäss Gleichung (1) aus der Schubsteifigkeit G und kritischer Bruchenergie Gc sowie der Trägerhöhe h, der Trägerbreite b und der Anschlusshöhe a berechnet werden.
R90 2b
GGc a 0,6 1 a h
(1)
Van der Put ging dabei von einer Punktfürmigen Lasteinleitung, wie z.B. durch einen einzelnen Stabdübel oder Bolzen aus. Auch wird eine mögliche anfängliche Risslänge in diesem Ansatz vernachlässigt. Der Vorteil dieses Ansatzes liegt in seiner Einfachheit und so lässt sich für die häufig ein einfacher Festigkeitsparameter C1 angeben.
C1
GGc 0,6
(2)
In Abb. 3 ist die Verteilung dieses Parameters aus Versuchsergebnissen aus der Literatur aufgetragen. In (Leijten et al. (2001)) wird ein Wert von C1 = 10 als Bemessungswert für die Normierung vorgeschlagen. Dieser Wert entspricht etwa dem 5%-Fraktilwert aus den Versuchen. Es zeigt sich jedoch, dass sich für die unterschiedlichsten Anschlusstypen und Geometrien zum Teil deutlich unterschiedliche Werte ergeben. In EN 1995-1-1 ist ein Wert von C1 = 14 N/mm1/2 angegeben. Darüber hinaus ist in der Bemessungsgleichung aber auch ein Anschlussbeiwert zur Berücksichtigung der Anschlussart enthalten. So kann für breite Nagelplatten ein leicht höherer Widerstand angesetzt werden. Des Weiteren wurde von verschiedenen Autoren vor allem die Anschlussgeometrie untersucht, also die Breite des Anschlusses, die Anzahl der Reihen und Spalten der Verbindungsmittel sowie die wirksame Anschlusstiefe. Die Breite des Anschlusses ist von entscheidender Bedeutung. Werden mehr als ein Verbindungsmittel nebeneinander angeordnet, so kann sich die einzuleitende Kraft verteilen und so die Spannungsspitzen reduziert werden. Aufgrund der grösseren Fläche die auf Querzug beansprucht wird, kommt es jedoch zu Grösseneffekten, die zu einer effektiven Verringerung der Querzugfestigkeit führen. Darüber hinaus ist die Verteilung der Last auf die einzelnen Verbindungsmittel ungleichmässig und die äussersten Verbindungsmittel werden generell stärker beansprucht. Liegen einzelne Anschlüsse dicht nebeneinander, so kann es für die Bemessung massgebend sein, sie als einen einzelnen Anschluss mit einer grossen effektiven Brei55