Schubstahl
Schubstähle werden zur Ausbildung einer statischen Scheibe mit LIGNATUR-Flächenelementen verwendet. Zugleich dienen sie dazu, die LIGNATUR-Elemente auszurichten.
Der Schubstahl wird während der Montage von oben passgenau in die werkseitig vorbereitete Nut eingelegt. Die Fixierung mit einer Tellerkopfschraube 6.0 x 60 mm in den Steg dient zur Lagesicherung ohne statische Funktion. Das entstehende Versatzmoment wird über ein Kräftepaar abgeleitet und über Kontakt in das Holz eingeleitet. Der Kraftübertrag funktioniert somit ohne Einzwängung und die Elemente können frei quellen und schwinden. Bei der Montage sollten mindestens zwei Schubstähle pro Fuge eingebaut werden, bevor das nächste Element verlegt wird.
Nachweis mit Schubstahl
Abmessungen Schubstahl mit Stahlqualität S235
bst: 20 mm
tst: 12 mm
lst: 180 mm
Statische Kennwerte
Charakteristische Festigkeit des Schubstahls Fv,Rk = 10.19 kN
Verschiebungsmodul Kser = 4.25 kN/mm
Abstand Verbinder untereinander ≥ 32cm
Statische Bemessung nach EN 1995-1-1
Der Modifikationsbeiwert kmod und der Teilsicherheitsbeiwert γM ändern sich je nach massgebendem Lastfall und Lasteinwirkungsdauer:
Wind = kmod 0.9; Erdbeben = kmod 1.0
Statisches System und Einwirkungen
Geometrie:
Scheibenlänge: ls
Scheibenhöhe: hs
Einwirkungen:
Winddruck: qDruck,x,d beziehungsweise qDruck,y,d
Windsog: qSog,x,d beziehungsweise qSog,y,d
Stabilisierungslast: qH,x,d beziehungsweise qH,y,d
Erdbebenlast: qE,x,d beziehungsweise qE,y,d
Massgebende Einwirkung Wind:
qx,d = qDruck,x,d + qSog,x,d + qH,x,d
qy,d = qDruck,y,d + qH,y,d
Massgebende Einwirkung Erdbeben:
qx,d = qE,x,d + qH,x,d
qy,d = qE,y,d / ls + qH,y,d
Maximale Querkraft:
Ax,d = Bx,d = qx,d * ls / 2
Ay,d = By,d = qy,d * hs / 2
Maximales Moment:
Mz,d = qx,d * ls2 / 8
Maximale Druck- / Zugkraft:
± Nd = Mz,d / hs
± Nd müssen mit den bauseitigen Auflagerschwellen aufgenommen werden. Stösse sind mit 1.5-facher Tragfähigkeit auszuführen! Die Auflagerkräfte Ax,d, Bx,d, Ay,d und By,d müssen durch die bauseitige Konstruktion weitergeleitet werden.
1 Übertragung der Schubkräfte
Nachweis: Ax,d / FRd,tot ≤ 1.00
Ax,d Maximale Querkraft
FRd,tot Tragfähigkeit Schubstahl gesamt
FRd,tot = FRd * n
n Anzahl der Schubstähle
FRd Tragfähigkeit pro Schubstahl
FRd = FRk * kmod / γM
FRk Charakteristische Festigkeit des Schubstahls = 10.19 kN
kmod Modifikationsbeiwert nach EN 1995-1-1 abhängig vom massgebenden Lastfall bzw. der Lasteinwirkungsdauer
γM Teilsicherheitsbeiwert
2 Anschluss Auflager
Nachweis: Ax,d / Fv,Rd,tot ≤ 1.00
Ax,d Maximale Querkraft
Fv,Rd,tot Tragfähigkeit Holzschrauben gesamt
Fv,Rd,tot = Fv,Rd * n
n Anzahl der Holzschrauben, SPAX Senkkopf, Nenndurchmesser Holzschrauben dS = 8 mm
Fv,Rd Tragfähigkeit pro Schraube
Fv,Rd = Fv,Rk * kmod / γM
Fv,Rk Charakteristischer Wert der Tragfähigkeit der Schraube = 3.00 kN (vorgebohrt)
bei:
t1 Holzdicke Element = 31 mm
t2 Einbindetiefe Auflager = 40 mm
3 Anschluss parallel zur Längswand
Nachweis: Ed / Fv,Rd,tot ≤ 1.00
Ed Beanspruchung parallel zur Längswand
Fv,Rd,tot Tragfähigkeit Holzschrauben gesamt
Ed = √(sw,v,d2 +qDruck,x,d2 ) / 1.00m
sw,v,d = Ax,d / hs
sw,v,d Maximaler Schubfluss
qDruck,x,d Maximale Querkraft
Fv,Rd,tot = Fv,Rd * n
n Anzahl Holzschrauben, SPAX Senkkopf, Nenndurchmesser Holzschrauben dS = 8 mm
Fv,Rd Tragfähigkeit pro Schraube
Fv,Rd = Fv,Rk * kmod / γM
Fv,Rk Charakteristischer Wert der Tragfähigkeit der Schraube = 3.00 kN (vorgebohrt)
bei:
t1 Holzdicke Element = 31 mm
t2 Einbindetiefe Auflager = 40 mm
4 Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit
Nachweis: σm,d / fm,d ≤ 1.00
σm,d Maximale Biegespannung
fm,d Bemessungswert der Biegefestigkeit
Nachweis: τd / fv,d ≤ 1.00
τd Maximale Schubspannung
fv,d Bemessungswert der Schubfestigkeit
Maximale Durchbiegung horizontal: wy ≥ hs / 1000
bei:
b Elementbreite
hs Scheibenhöhe
t Lamellendicke
d Stegdicke = 31 mm
5 Anschluss Randauflager
Nachweis: Ay,d / Fv,Rd,tot ≤ 1.00
Ay,d Maximale Querkraft
Fv,Rd,tot Tragfähigkeit Schrauben gesamt
Fv,Rd,tot = Fv,Rd * n
n Anzahl Holzschrauben, SPAX Senkkopf, Nenndurchmesser Holzschrauben dS = 8 mm
Fv,Rd Tragfähigkeit pro Schraube
Fv,Rd = Fv,Rk * kmod / γM
Fv,Rk Charakteristischer Wert der Tragfähigkeit der Schraube = 3.00 kN (vorgebohrt)
bei:
t1 Holzdicke Element = 31 mm
t2 Einbindetiefe Auflager = 40 mm
Nachweis mit OSB-Platte
Bemessungswerte
Moment
Mz,d (qx,d) = qx,d x ls 2/8
Druck- / Zugkraft
±Nd = Mz,d / hs
Querkraft / Auflagerreaktion
Ax,d = Bx,d = qx,d . ls / 2
Ay,d = By,d = qy,d . hs / 2
Schubfluss
sv,0,d = Ax,d / hs
Nachweise
1 Verbindungsmittel
fv,0,d = kv1 . Rd / av ≥ sv,0,d
2 Schubfestigkeit OSB
fv,0,d = kv1 . kv2 . fv,d . t ≥ sv,0,d
3 Schubbeulen OSB
fv,0,d = kv1 . kv2 . fv,d . 35 . t² / ar ≥ sv,0,d
kv1 = 1.0 (allseitig schubsteif verbundene Plattenränder)
kv2 = 0.33 (einseitige Beplankung)
av = Abstand Verbindungsmittel
t = 15 mm (Stärke OSB)
ar = 800 mm (Abstand Rippen)
Rd,Nagel,Ø3.1 mm = 0.53kN
Rd,Klammer,Ø1.8 mm = 0.60kN
kmod = 0.9
Die Deckenauflager sind so zu dimensionieren, dass sie die Auswirkungen aus ±Nd aufnehmen und die Reaktionen aus der Scheibe weiterleiten können. Der Nachweis wird nach EN 1995-1-1, Abschnitt 9.2.3 geführt.