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.

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Statisches System und Einwirkungen

Geometrie:

Scheibenlänge: ls 
Scheibenhöhe: hs

Einwirkungen:

Winddruck: q_Druck,x,d beziehungsweise q_Druck,y,d
Windsog: q_Sog,x,d beziehungsweise q_Sog,y,d
Stabilisierungslast: q_H,x,d beziehungsweise q_H,y,d 
Erdbebenlast: q_E,x,d beziehungsweise q_E,y,d 

Massgebende Einwirkung Wind:

q_x,d = q_Druck,x,d + q_Sog,x,d + q_H,x,d
q_y,d = q_Druck,y,d + q_H,y,d

Massgebende Einwirkung Erdbeben:

q_x,d = q_E,x,d + q_H,x,d
q_y,d = q_E,y,d / l_s + q_H,y,d

Maximale Querkraft:  

A_x,d = B_x,d = q_x,d * l_s / 2
A_y,d = B_y,d = q_y,d * h_s / 2

Maximales Moment:

M_z,d = q_x,d * l_s² / 8

Maximale Druck- / Zugkraft:

± N_d = M_z,d / h_s

± N_d müssen mit den bauseitigen Auflagerschwellen aufgenommen werden. Stösse sind mit 1.5-facher Tragfähigkeit auszuführen! Die Auflagerkräfte A_x,d, B_x,d, A_y,d und B_y,d müssen durch die bauseitige Konstruktion weitergeleitet werden.

1 Übertragung der Schubkräfte

Nachweis: A_x,d / F_Rd,tot ≤ 1.00

A_x,d Maximale Querkraft
F_Rd,tot Tragfähigkeit Schubstahl gesamt 

F_Rd,tot = F_Rd * n

n Anzahl der Schubstähle
F_Rd Tragfähigkeit pro Schubstahl

F_Rd = F_Rk * k_mod / γ_M

F_Rk Charakteristische Festigkeit des Schubstahls = 10.19 kN
k_mod Modifikationsbeiwert nach EN 1995-1-1 abhängig vom massgebenden Lastfall bzw. der Lasteinwirkungsdauer
γ_M Teilsicherheitsbeiwert

2 Anschluss Auflager

Nachweis: A_x,d / F_v,Rd,tot ≤ 1.00

A_x,d Maximale Querkraft
F_v,Rd,tot Tragfähigkeit Holzschrauben gesamt

F_v,Rd,tot = F_v,Rd * n

n Anzahl der Holzschrauben, SPAX Senkkopf, Nenndurchmesser Holzschrauben d_S = 8 mm
F_v,Rd Tragfähigkeit pro Schraube

F_v,Rd = F_v,Rk * k_mod / γ_M

F_v,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: E_d / F_v,Rd,tot ≤ 1.00

E_d Beanspruchung parallel zur Längswand 
F_v,Rd,tot Tragfähigkeit Holzschrauben gesamt

E_d = √(s_w,v,d² +q_Druck,x,d² ) / 1.00m

s_w,v,d = A_x,d / h_s
s_w,v,d Maximaler Schubfluss
q_Druck,x,d Maximale Querkraft

F_v,Rd,tot = F_v,Rd * n

n Anzahl Holzschrauben, SPAX Senkkopf, Nenndurchmesser Holzschrauben d_S = 8 mm
F_v,Rd Tragfähigkeit pro Schraube

F_v,Rd = F_v,Rk * k_mod / γ_M

F_v,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: σ_m,d / f_m,d  ≤ 1.00

σ_m,d Maximale Biegespannung
f_m,d Bemessungswert der Biegefestigkeit

Nachweis: τ_d / f_v,d  ≤ 1.00

τ_d Maximale Schubspannung
f_v,d Bemessungswert der Schubfestigkeit

Maximale Durchbiegung horizontal: wy ≥ h_s / 1000

bei:

b Elementbreite 
h_s Scheibenhöhe
t Lamellendicke
d Stegdicke = 31 mm

5 Anschluss Randauflager

Nachweis: A_y,d / F_v,Rd,tot ≤ 1.00

A_y,d  Maximale Querkraft
F_v,Rd,tot Tragfähigkeit Schrauben gesamt

F_v,Rd,tot = F_v,Rd * n

n Anzahl Holzschrauben, SPAX Senkkopf, Nenndurchmesser Holzschrauben d_S = 8 mm
F_v,Rd Tragfähigkeit pro Schraube

F_v,Rd = F_v,Rk * k_mod / γ_M

F_v,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

M_z,d (q_x,d) = q_x,d x l_s ²/8

Druck- / Zugkraft

±N_d = M_z,d / h_s

Querkraft / Auflagerreaktion

A_x,d = B_x,d = q_x,d . l_s / 2
A_y,d = B_y,d = q_y,d . h_s / 2

Schubfluss

s_v,0,d = A_x,d / h_s

Nachweise

1 Verbindungsmittel

f_v,0,d = k_v1 . R_d / a_v ≥ s_v,0,d

2 Schubfestigkeit OSB

f_v,0,d = k_v1 . k_v2 . f_v,d . t ≥ s_v,0,d

3 Schubbeulen OSB

f_v,0,d = k_v1 . k_v2 . f_v,d . 35 . t² / ar ≥ s_v,0,d

k_v1 = 1.0 (allseitig schubsteif verbundene Plattenränder)
k_v2 = 0.33 (einseitige Beplankung)
a_v = Abstand Verbindungsmittel
t = 15 mm (Stärke OSB)
a_r = 800 mm (Abstand Rippen)
R_{d,Klammer,Ø1.8 mm} = 0.52 kN
k_mod = 0.9

Die Deckenauflager sind so zu dimensionieren, dass sie die Auswirkungen aus ±N_d aufnehmen und die Reaktionen aus der Scheibe weiterleiten können. Der Nachweis wird nach EN 1995-1-1, Abschnitt 9.2.3 geführt.