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Technische Daten · Versuche und Berechnung

Tragfähigkeit der StarModul-Verbindungen: Daten für die Statik

Auf dieser Seite finden Sie die Daten, die wir mit unseren Angeboten für die statische Berechnung einer geschraubten Stahlkonstruktion mit dem StarModul-System liefern: Werkstoffe, Referenzlasten, die Tragfähigkeit der Schraubverbindungen der Serie 1010 (Zug, Druck, Querkraft und Biegemomente), die Verstärkungsschrauben, Richtwerte für Spannweiten, Aussteifungen und die Bruchversuche.

Wichtig: Die Werte der Verbindungen sind Ergebnisse von Laborversuchen (Labor LERMA der Universitat Politècnica de Catalunya, 2017–2018) mit Rohr 100×100×2 mm, der dünnsten Wandstärke. Es sind Richtwerte, keine Bemessungswerte. Jedes Projekt muss von einem Ingenieur nach den geltenden Vorschriften berechnet werden; StarModul erstellt Ihnen gern ein Angebot für die Statik.

1 · Allgemeines und Werkstoffe

Statische Berechnung einer StarModul-Stahlkonstruktion

Die Konstruktion wird als ein einziges 3D-Modell berechnet. Nebentragwerke von Tür- und Fensterzargen werden nicht ins Gesamtmodell aufgenommen (auf der sicheren Seite), außer sie werden für Aussteifungen wie Andreaskreuze gebraucht. Das Gebäude wird nach dem spanischen Baugesetzbuch (CTE) und den geltenden Stahl- und Betonnormen bemessen.

In der Berechnung angesetzte Werkstoffe

BauteilWerkstofffy (N/mm²)fu (N/mm²)Norm
Hohlprofile 100×2 und 100×3S250GD+Z250330UNE-EN 10346
Kaltgeformte Omega-ProfileS350GD+Z350420UNE-EN 10346
Walzprofile, Aussteifungen und PlattenS275JR275430UNE-EN 10025-2
Normale SchraubenFestigkeitsklasse 8.8640800UNE-EN ISO 898-1

Teilsicherheitsbeiwerte: 1,00; 1,00; 1,25. Daten aus dem Dokument „Grunddaten für die Statik mit dem StarModul-System“. In neueren Projekten wird das Rohr je nach Chargenzeugnis auch als S280 oder S355 modelliert.

Zeugnisse des Konstruktionsrohrs 100×100 mm

RohrStahl und BeschichtungNormZeugnisRe (MPa)Rm (MPa)
100×100×2 mm, 12 mS350GD + ZM310 (Zink-Magnesium)EN 10219-1/-23.1 EN 10204 (2026)487–549511–615
100×100×3 mm, 12 mS350GD + ZM310 (Zink-Magnesium)EN 10219-1/-23.1 EN 10204 (2026)467–549516–615
100×100×4 mm, 12 mVerzinkt Z275EN 10305-52.2 EN 10204 (2026)279–318371–399

Mindest- und Höchstwerte der zertifizierten Schmelzen. Laut Zeugnis erfüllt S350GD+ZM310 die Güte S355JR nach EN 10219.

Verbindungen

Stahlblech 3 mm (DD11, EN 10111; Zeugnis 3.1: Re 246 MPa, Rm 356 MPa), galvanisch verzinkt mit Dreiwertig-Passivierung, frei von Chrom VI. CE-Kennzeichnung nach der harmonisierten Norm EN 1090-1 (System 2+, EXC2), Zertifikat der werkseigenen Produktionskontrolle 0370-CPR-2637. Brandverhalten A1.

2 · Referenzlasten

Angesetzte ständige Lasten

Eigengewichte: Stahlbeton 25,00 kN/m³; Stahl 78,50 kN/m³. Die ständigen Referenzlasten des Systems sind:

LastWertAufschlüsselung (kN/m²)
G1 · Geschossdecke2,50 kN/m²Paneel 100 mm 0,125 · Zementplatte 10 mm 0,120 · Bodenbelag 0,305 · Estrich mit Fußbodenheizung 0,950 · Trennwände 1,000 · Omegas (im Programm)
G2 · Terrasse2,50 kN/m²Paneel 100 mm 0,125 · Zementplatte 0,120 · Bodenbelag 0,305 · Gefällebeton 1,950
G3 · Leichtes Dach0,40 kN/m²Paneel 100 mm 0,125 · Paneel 35 mm 0,100 · Gefälle-Unterkonstruktion 0,125 · abgehängte Decke 0,050
G4 · Fassade0,35 kN/m²Paneel 100 mm 0,125 · Außenverkleidung 0,225

Nutz-, Schnee-, Wind- und Erdbebenlasten hängen vom Standort ab und werden vom Ingenieur für jedes Projekt festgelegt.

3 · Verbindungen Serie 1010 (Rohr 100×100)

Tragfähigkeit der Schraubverbindungen: Lasttabelle

Zusammengefasste Widerstandswerte jedes Verbindungstyps aus den Bruchversuchen im Labor LERMA (UPC) mit Rohr 2 mm. Kräfte in kN; Biegemomente in kN·m.

VerbindungKnotentypZug (kN)Druck (kN)Querkraft (kN)My (kN·m)Mz (kN·m)
1010-01Eckknoten, 3 Arme in 90°17,9034,6324,752,302,15
1010-02L-Knoten, 2 Arme in 90°25,00––3,001,70
1010-032 Arme in 90° + 1 gelenkig19,46––––
1010-05T-Knoten20,26–28,971,454,20
1010-06Knoten mit 4 Armen in 90°21,10–23,111,072,98
1010-073 Arme in 90° + 1 gelenkig21,99––––
1010-11Kreuzknoten, 4 Arme––22,182,883,73
1010-13Stützenfuß auf einer Fläche20,00––4,001,20
1010-14Gelenkige Verankerung auf einer Fläche25,00––––
1010-15Rohrbefestigung an paralleler Fläche–––2,002,80
1010-16Gelenkige Kreuzung zweier Rohre30,00––––
1010-17Gelenkige T-Verbindung (Aussteifung)35,00––––
1010-19120°-Knoten (First)45,00––2,504,40
1010-21Stoß zweier Rohre in 180°65,00––3,20–

„–“: nicht geprüft. Labor-Richtwerte; keine Bemessungswerte. Bei vielen Versuchen versagte das Rohr (Beulen oder Reißen), nicht die Verbindung. Mit Rohr 3 oder 4 mm steigt die Tragfähigkeit des Ganzen, jeder Fall wird jedoch in der Statik nachgewiesen.

Bruchlast jedes Probekörpers (Versuche 2017–2018)
VerbindungVersuchProbe 1Probe 2Versagensart
1010-01Zug19,42 kN17,90 kNVerformung der Verbindung
1010-01Druck34,63 kN35,30 kNBeulen des Rohrs
1010-01Biegung My2,43 kN·m2,29 kN·mVerformung der Verbindung
1010-01Biegung Mz2,60 kN·m2,14 kN·mVerformung der Verbindung
1010-01Querkraft Ty / Tz32,29 / 24,75 kN27,14 / 26,56 kNBeulen des Rohrs
1010-02Zug28,61 kN30,98 kNVerformung des Rohrs
1010-02Biegung My2,03 kN·m2,27 kN·mSchraube und Verformung
1010-02Biegung Mz+ / Mz−3,95 / 3,42 kN·m3,95 / 3,77 kN·mVerformung des Knotens
1010-03Zug (gelenkiger Arm)19,46 kN20,73 kNVerformung der Verbindung
1010-05Zug20,26 kN22,81 kNVerformung der Verbindung
1010-05Biegung My (2017 / 2018)1,45 / 3,06 kN·m1,61 / 2,89 kN·mVerformung der Verbindung
1010-05Biegung Mz4,24 kN·m4,20 kN·mVerformung der Verbindung
1010-05Querkraft Ty / Tz30,31 / 34,10 kN28,97 / 34,06 kNBeulen des Rohrs
1010-06Zug23,55 kN21,10 kNVerformung der Verbindung
1010-06Biegung My (2017 / 2018)1,19 / 0,86 kN·m1,07 / 1,13 kN·mVerformung
1010-06Biegung Mz2,99 kN·m3,59 kN·mVerformung
1010-06Querkraft Ty / Tz23,11 / 25,55 kN24,35 / 34,04 kNBeulen des Rohrs
1010-07Zug (gelenkiger Arm)24,22 kN21,99 kNVerformung der Verbindung
1010-11Biegung My / Mz2,89 / 3,73 kN·m2,98 / 4,29 kN·mVerformung
1010-11Querkraft Ty23,12 kN22,18 kNBeulen des Rohrs
1010-13Zug57,12 kN52,32 kNVerformung der Platte
1010-13Biegung My / Mz4,92 / 1,41 kN·m4,67 / 2,36 kN·mVerformung der Platte
1010-14Zug31,36 kN29,78 kNReißen des Rohrs
1010-15Biegung My / Mz2,14 / 3,30 kN·m2,56 / 3,24 kN·mVerformung
1010-16Zug30,49 kN34,41 kNReißen des Rohrs
1010-17Zug49,33 kN40,42 kNReißen des Rohrs
1010-19Zug49,99 kN53,14 kNVerformung des Rohrs
1010-19Biegung My / Mz4,07 / 4,89 kN·m2,93 / 4,68 kN·mVerformung
1010-21Zug72,75 kN71,88 kNAbscheren der Verschraubung
1010-21Biegung My3,59 kN·m3,65 kN·mVerformung des Rohrs

4 · Verschraubung und Aussteifung

Bohrschrauben, Flachstähle und Spannschlösser

Verstärkungs-Bohrschraube 6,3×25

Die Verbindungen werden mit Bohrschrauben 6,3×25 verstärkt, die ein Auseinanderziehen der Bauteile unter Zug verhindern. Jede Schraube trägt 3,40 kN auf Abscheren bei einem zusätzlichen Sicherheitsfaktor von 3. Jede Verbindung erhält mindestens 2 Befestigungen auf zwei Seiten, die meisten 6 oder mehr.

Durchmesser (mm)Zug (kN)Abscheren (kN)
4,89,346,58
5,512,508,95
6,314,459,40

Mechanische Festigkeit der Schraube (Kernhärte 390 HV; Oberfläche 560 HV).

Schraube 6,3: Blechdicke (mm)Auszugswiderstand (kN)Bohrzeit (s)
49,852,8
512,303,4
614,503,7

Aussteifung mit Flachstahl

Aussteifungen gelten als reine Zugglieder: Andreaskreuze aus Flachstahl 40×4 oder steife Rohrglieder, in der Fassade dort angeordnet, wo es die Öffnungen zulassen.

  • Flachstahl 40×4 aus S275JR: NRd = 30,0 kN auf Zug.
  • Doppelter Flachstahl 2 × 40×4: NRd = 62,0 kN.
  • Das Teil, das die Spannschlösser verbindet, ist die 1010-17 mit 35,00 kN Zug laut Versuch – mehr als der Flachstahl aufnimmt.
  • Befestigung des Aussteifungsteils an der Konstruktion mit Schrauben M12 der Klasse 8.8.

Spannschlösser der Aussteifung

SpannschlossM6M8M10M12M16M20M24M30M36
Garantierte Zugfestigkeit (kN)2,353,205,356,6516,6525,3536,6553,3571,65

5 · Richtwerte für Spannweiten

Maximale Spannweiten (Richtwerte) mit Rohr und Omega-Profil

Referenz-Spannweiten des StarModul-Systems mit Rohr 100×100 und Omega-Profil 200 mm. Richtwerte: jedes Projekt wird berechnet.

BauteilMax. Spannweite (m)Achsabstand (m)
Dach, Rohr auf einer Ebene4,501,90
Dach, Rohr auf einer Ebene5,271,39
Dach, Rohr auf 2 Ebenen3,003,00
Dach, Rohr auf 2 Ebenen3,702,15
Dach, Rohr auf 2 Ebenen5,301,50
Dach, Omega 2005,361,65
Innendecke, Doppelrohr5,271,00
Decke, Omega 2006,500,50

Bei Hallen erreicht das System aus Rohr und Verbindungen etwa 12 m Spannweite; für größere Spannweiten bis etwa 20 m bauen wir geschraubte IPE-Hallen.

6 · FE-Berechnung (2026)

Aussteifungen und Rohrstoß: Nachweis mit IDEA StatiCa (Eurocode 3)

2026 wurden zwei Systemverbindungen mit Rohr SHS 100×100×3 mm rechnerisch mit IDEA StatiCa Connection nachgewiesen (komponentenbasierte Finite-Elemente-Methode, EN 1993-1-8, 1-3, 1-1 und 1-5).

Gelenkige Aussteifungsverbindung

Zwei Profile SHS 100×100×3 (S250) unter 45° oder 90° mit Schrauben der Klasse 8.8. Maximale Tragfähigkeit für jede Beanspruchung einzeln (nicht kombiniert, ohne Momente):

KonfigurationSchrauben M10 8.8: Normalkraft (kN)V horizontal (kN)V vertikal (kN)Bohrschrauben 5,5: Normalkraft (kN)V horizontal (kN)V vertikal (kN)
45°, 3 Schrauben je Reihe38,011,015,030,09,212,0
45°, 2 Schrauben33,010,512,520,08,59,2
45°, 1 Schraube18,010,59,210,010,09,2
90°, 3 Schrauben77,09,211,752,08,511,4
90°, 2 Schrauben68,09,011,735,08,211,0
90°, 1 Schraube33,08,510,011,0–7,9

Die Berichte untersuchen insgesamt 4, 8 und 12 Schrauben je Verbindung (1, 2 oder 3 je Reihe). Werte gelten nur für die untersuchte Geometrie, Werkstoffe und Anordnung.

Rohrstoß

Stoß zweier SHS 100×100×3 (S280) mit einer äußeren Rohrmanschette 110×110×4 (S235) und 12 durchgehenden Schrauben M12 der Klasse 8.8 (6 je Seite). Gelenkige Verbindung (überträgt Normal- und Querkräfte, keine Momente).

  • Nachweis unter den Lasten eines realen Projekts (Halle): Bemessungslast ±75 kN auf Zug und Druck, Schraubenausnutzung 21,6 %.
  • Grenztragfähigkeit: Lastfaktor 300 %, also etwa 225 kN Normalkraft auf Zug oder Druck.

7 · Bruchversuche

Bruchlast der Verbindungen: Versuche im Labor LERMA (UPC)

Die Verbindungen der Serie 1010 wurden im Laboratori d’Elasticitat i Resistència de Materials (LERMA) der Universitat Politècnica de Catalunya in zwei Kampagnen bis zum Bruch geprüft: Mai 2017 (Berichte 46009) und Oktober 2018 (Berichte 47008). Jeder Versuch erfolgte mit zwei Probekörpern aus Rohr 100×100×2 mm, belastet bis zum Bruch mit einer 100-kN-Kraftmessdose.

Zu jedem Versuch gibt es eine Kraft-Weg-Kurve (Zug und Druck) oder eine Moment-Verdrehungs-Kurve (Biegung um y und z). Hier sind die Kurven jedes Verbinders (zum Vergrößern anklicken).

Kurven des bruchversuchs des starmodul-verbinders 1010-01
Verbinder 1010-01
Kurven des bruchversuchs des starmodul-verbinders 1010-02
Verbinder 1010-02
Kurven des bruchversuchs des starmodul-verbinders 1010-03
Verbinder 1010-03
Kurven des bruchversuchs des starmodul-verbinders 1010-05
Verbinder 1010-05
Kurven des bruchversuchs des starmodul-verbinders 1010-06
Verbinder 1010-06
Kurven des bruchversuchs des starmodul-verbinders 1010-07
Verbinder 1010-07
Kurven des bruchversuchs des starmodul-verbinders 1010-11
Verbinder 1010-11
Kurven des bruchversuchs des starmodul-verbinders 1010-13
Verbinder 1010-13
Kurven des bruchversuchs des starmodul-verbinders 1010-14
Verbinder 1010-14
Kurven des bruchversuchs des starmodul-verbinders 1010-15
Verbinder 1010-15
Kurven des bruchversuchs des starmodul-verbinders 1010-16
Verbinder 1010-16
Kurven des bruchversuchs des starmodul-verbinders 1010-17
Verbinder 1010-17
Kurven des bruchversuchs des starmodul-verbinders 1010-19
Verbinder 1010-19
Kurven des bruchversuchs des starmodul-verbinders 1010-21
Verbinder 1010-21

8 · Beispiele und Unterlagen

Beispiele für statische Berechnungen und Unterlagen

Mit jedem Angebot liefern wir das Dokument „Grunddaten für die Statik mit dem StarModul-System“. Für Projekte mit Statik (Wohnhäuser, Hallen, Gebäude) erstellt unser Ingenieur die statische Berechnung und die Tragwerkspläne, die separat angeboten werden.

Grunddaten für die Statik

Das Dokument, das wir jedem Angebot beilegen: Werkstoffe, Referenzlasten und Versuchswerte der Verbinder der Serie 1010.

Eingeschossiges Einfamilienhaus (Alicante, 2024)

StarModul-Tragwerk aus Rohr SHS 100×100×3 und 100×100×2 mit Verbindungen der Serie 1010, Flachdach mit Omega-Profilen und Fassadenaussteifung. Grundfläche etwa 113 m², 4,26 m Höhe bis zum ersten Dach.

Inhalt: statische Berechnung (Normen, Einwirkungen, Kombinationen, 3D-Modell, Nachweise von Stäben, Verbindungen und Omegas, Auflagerkräfte) und Tragwerkspläne (Grundriss, Dach, Schnitte und 3D-Ansichten).

Echte Unterlagen: Angaben zu Bauherr, Standort und Tragwerksplaner wurden entfernt.

IPE-Hallen (Torre-serona und Gabun)

Statikpläne von zwei geschraubten IPE-Hallen: auf der Seite IPE-Hallen.