Bemessung von Stirnplattenanschlüssen mit elastomerer Zwischenschicht: Fid-Bau Portal

Bemessung von Stirnplattenanschlüssen mit elastomerer Zwischenschicht

Nasdala, L. / Hohn, B. / Ruhl, Reinhard

Bei der Verwendung von Stahlträgern im Hochbau, die die Gebäudehülle durchdringen, bilden sich Kältebrücken aus. Neben dem damit verbundenen Wärmeverlust führt dieses häufig zu Schimmel aufgrund von Tauwasserbildung an den Wandinnenseiten. Falls eine Wärmeisolation der außenliegenden Stahlbauteile z.B. aus architektonischen Gründen ausgeschlossen ist, ist eine thermische Trennung der Innen- und Außenkonstruktion erforderlich. Im Beitrag wird hierzu ein analytisches Verfahren zur Bemessung von Stirnplattenstößen mit elastomerer Zwischenschicht als thermischer Trennung entwickelt. Die Validierung der Bemessungsformeln erfolgt mit Hilfe von Finite Elemente Berechnungen. Ein wichtiges Ergebnis dieser Untersuchungen ist, dass es einerseits zu deutlichen Spannungskonzentrationen zwischen den Schrauben kommt und die Spannungen andererseits zu den Rändern hin deutlich abnehmen. Außerdem lässt sich zeigen, dass die Reibverhältnisse zwischen Elastomer und Stahl sowie die Dicke der elastomeren Zwischenschicht großen Einfluss auf das Tragverhalten besitzen. Anhand der Momenten-Rotationskennlinie lässt sich außerdem ablesen, dass es durch Kriechvorgänge zu einer merklichen Absenkung der Rotationssteifigkeit kommt. Es wird gezeigt, dass sich durch eine Absenkung der Schraubenvorspannkräfte das Tragverhalten der elastomeren Zwischenschicht verbessern lässt. Eine nicht untersuchte Möglichkeit bietet die Verwendung von überstehenden anstelle von bündigen Stirnplattenstößen. Die entwickelten Bemessungsformeln berücksichtigen lediglich Normalkräfte und Biegemomente. Um auch Querkräfte berücksichtigen zu können, muss noch eingehender untersucht werden, welche Last von biegebeanspruchten Schrauben übertragen werden kann. Untersuchungen zum Langzeitverhalten zeigen, dass Spannungsumlagerungen durch Kriechvorgänge von untergeordneter Bedeutung sind.