Jede Verbindung, die in der Lage ist, ein Moment zwischen den Bauteilen zu übertragen (zwei oder mehr) ist als Momentenverbindung definiert. Dieser Begriff wird üblicherweise in Stahlkonstruktionen im Gegensatz zu Scherverbindungen verwendet, die nur Scherkräfte zwischen den Brückenelementen übertragen können. Als Momentenverbindungen können Momente zwischen den untergeordneten Stäben übertragen werden, die relative Drehung ist eingeschränkt, was bei Schubverbindungen nicht der Fall ist. Natürlich hängt die tatsächliche Rotationseinschränkung durch Momentverbindungen von der tatsächlichen Steifigkeit der Verbindung ab, die wiederum von ihrer Detaillierung abhängt (z.B. Anzahl und Anordnung der Schrauben, Schweißdicke und Layout).
Es ist zu erwähnen, dass sich die Abmessungen etwaiger Verbindungen nach den jeweiligen Abmessungen der überbrückenden Bauteile richten. Zum Beispiel Stahlbeton (RC) Verbindungen in Gebäuden können normalerweise sowohl Moment als auch Schub übertragen, da die Bauteile monolithisch sind. Andererseits, Da Stahlstützenelemente häufig einen H-Typ- oder quadratischen Hohlquerschnitt und Träger einen I-Typ-Querschnitt haben, hängt die Verbindungsart vom Statiker ab, da die Elementflansche den Momentwiderstand und der Steg den Scherwiderstand liefern. Dieser Artikel konzentriert sich auf Momentenverbindungen aus Stahl.
Wann sollten Momentverbindungen verwendet werden??
Momentenverbindungen werden in Fällen verwendet, in denen Träger- oder Stützenstöße in Zonen mit einem Biegemoment ungleich Null erforderlich sind oder in Fällen, in denen ein hohes Maß an struktureller Unbestimmtheit erwünscht ist. Zum Beispiel, Am Fuß starr verbundene Stahlrahmen weisen eine höhere Steifigkeit und Festigkeit auf als bolzengestützte Rahmen und werden daher im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit wesentlich geringeren Durchbiegungen ausgesetzt. Die Detaillierung der Momentverbindung verursacht zusätzliche Montagekosten im Vergleich zu Scherverbindungen. Allerdings im globalen Maßstab, Die Wahl der Momentverbindungen kann zu einem geringeren Bedarf an aussteifenden Bauteilabschnitten führen, die Widerstand gegen Wind- oder Erdbebenkräfte bieten, was die Materialeinsparungen erhöhen kann. Die folgende Abbildung zeigt das Biegediagramm eines einfachen Rahmens, der mit SkyCiv Structural 3D einer vertikalen gleichmäßigen Belastung von 50 kN/m ausgesetzt ist. Die Träger-Stützen-Verbindungen müssen so ausgelegt werden, dass sie das Moment aus der Berechnung aufnehmen, während die Stützen-Fundament-Verbindung nur die Übertragung der vertikalen Lasten gewährleisten muss (gepinnte Verbindung).
Abbildung 1: Biegemomentdiagramm des unten verstifteten Stahlrahmens unter gleichmäßiger vertikaler Belastung von 50 kN/m.
Wie werden Momentverbindungen ausgeführt?
Die Detaillierung von Momentenverbindungen erfolgt entweder mit Bolzen oder Schweißnähten. Geschraubte Momentenverbindungen können mit Trägerendplatten erstellt werden (die verlängert werden können oder nicht) kombiniert mit Schrauben, die hauptsächlich auf Zug/Druck arbeiten. Außerdem, L-förmige Platten können an den Flanschen der untergeordneten Elemente mit Schrauben befestigt werden, die so ausgelegt sein müssen, dass sie die durch die Zug-/Druckkräfte in den Flanschen erzeugte Scherkraft aufnehmen. Momentengeschweißte Verbindungen werden unter Verwendung von teilweise oder vollständig durchgeschweißten Stumpfnähten hergestellt, die eine hohe Steifigkeit bieten, aber eine sorgfältige Inspektion erfordern. Aus diesem Grund werden Schweißverbindungen meist im Werk hergestellt.
Abbildung 1: Biegemomentdiagramm des unten verstifteten Stahlrahmens unter gleichmäßiger vertikaler Belastung von 50 kN/m.
