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.
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
| Bauteil | Werkstoff | fy (N/mm²) | fu (N/mm²) | Norm |
|---|---|---|---|---|
| Hohlprofile 100×2 und 100×3 | S250GD+Z | 250 | 330 | UNE-EN 10346 |
| Kaltgeformte Omega-Profile | S350GD+Z | 350 | 420 | UNE-EN 10346 |
| Walzprofile, Aussteifungen und Platten | S275JR | 275 | 430 | UNE-EN 10025-2 |
| Normale Schrauben | Festigkeitsklasse 8.8 | 640 | 800 | UNE-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
| Rohr | Stahl und Beschichtung | Norm | Zeugnis | Re (MPa) | Rm (MPa) |
|---|---|---|---|---|---|
| 100×100×2 mm, 12 m | S350GD + ZM310 (Zink-Magnesium) | EN 10219-1/-2 | 3.1 EN 10204 (2026) | 487–549 | 511–615 |
| 100×100×3 mm, 12 m | S350GD + ZM310 (Zink-Magnesium) | EN 10219-1/-2 | 3.1 EN 10204 (2026) | 467–549 | 516–615 |
| 100×100×4 mm, 12 m | Verzinkt Z275 | EN 10305-5 | 2.2 EN 10204 (2026) | 279–318 | 371–399 |
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:
| Last | Wert | Aufschlüsselung (kN/m²) |
|---|---|---|
| G1 · Geschossdecke | 2,50 kN/m² | Paneel 100 mm 0,125 · Zementplatte 10 mm 0,120 · Bodenbelag 0,305 · Estrich mit Fußbodenheizung 0,950 · Trennwände 1,000 · Omegas (im Programm) |
| G2 · Terrasse | 2,50 kN/m² | Paneel 100 mm 0,125 · Zementplatte 0,120 · Bodenbelag 0,305 · Gefällebeton 1,950 |
| G3 · Leichtes Dach | 0,40 kN/m² | Paneel 100 mm 0,125 · Paneel 35 mm 0,100 · Gefälle-Unterkonstruktion 0,125 · abgehängte Decke 0,050 |
| G4 · Fassade | 0,35 kN/m² | Paneel 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.
| Verbindung | Knotentyp | Zug (kN) | Druck (kN) | Querkraft (kN) | My (kN·m) | Mz (kN·m) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1010-01 | Eckknoten, 3 Arme in 90° | 17,90 | 34,63 | 24,75 | 2,30 | 2,15 |
| 1010-02 | L-Knoten, 2 Arme in 90° | 25,00 | – | – | 3,00 | 1,70 |
| 1010-03 | 2 Arme in 90° + 1 gelenkig | 19,46 | – | – | – | – |
| 1010-05 | T-Knoten | 20,26 | – | 28,97 | 1,45 | 4,20 |
| 1010-06 | Knoten mit 4 Armen in 90° | 21,10 | – | 23,11 | 1,07 | 2,98 |
| 1010-07 | 3 Arme in 90° + 1 gelenkig | 21,99 | – | – | – | – |
| 1010-11 | Kreuzknoten, 4 Arme | – | – | 22,18 | 2,88 | 3,73 |
| 1010-13 | Stützenfuß auf einer Fläche | 20,00 | – | – | 4,00 | 1,20 |
| 1010-14 | Gelenkige Verankerung auf einer Fläche | 25,00 | – | – | – | – |
| 1010-15 | Rohrbefestigung an paralleler Fläche | – | – | – | 2,00 | 2,80 |
| 1010-16 | Gelenkige Kreuzung zweier Rohre | 30,00 | – | – | – | – |
| 1010-17 | Gelenkige T-Verbindung (Aussteifung) | 35,00 | – | – | – | – |
| 1010-19 | 120°-Knoten (First) | 45,00 | – | – | 2,50 | 4,40 |
| 1010-21 | Stoß 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)
| Verbindung | Versuch | Probe 1 | Probe 2 | Versagensart |
|---|---|---|---|---|
| 1010-01 | Zug | 19,42 kN | 17,90 kN | Verformung der Verbindung |
| 1010-01 | Druck | 34,63 kN | 35,30 kN | Beulen des Rohrs |
| 1010-01 | Biegung My | 2,43 kN·m | 2,29 kN·m | Verformung der Verbindung |
| 1010-01 | Biegung Mz | 2,60 kN·m | 2,14 kN·m | Verformung der Verbindung |
| 1010-01 | Querkraft Ty / Tz | 32,29 / 24,75 kN | 27,14 / 26,56 kN | Beulen des Rohrs |
| 1010-02 | Zug | 28,61 kN | 30,98 kN | Verformung des Rohrs |
| 1010-02 | Biegung My | 2,03 kN·m | 2,27 kN·m | Schraube und Verformung |
| 1010-02 | Biegung Mz+ / Mz− | 3,95 / 3,42 kN·m | 3,95 / 3,77 kN·m | Verformung des Knotens |
| 1010-03 | Zug (gelenkiger Arm) | 19,46 kN | 20,73 kN | Verformung der Verbindung |
| 1010-05 | Zug | 20,26 kN | 22,81 kN | Verformung der Verbindung |
| 1010-05 | Biegung My (2017 / 2018) | 1,45 / 3,06 kN·m | 1,61 / 2,89 kN·m | Verformung der Verbindung |
| 1010-05 | Biegung Mz | 4,24 kN·m | 4,20 kN·m | Verformung der Verbindung |
| 1010-05 | Querkraft Ty / Tz | 30,31 / 34,10 kN | 28,97 / 34,06 kN | Beulen des Rohrs |
| 1010-06 | Zug | 23,55 kN | 21,10 kN | Verformung der Verbindung |
| 1010-06 | Biegung My (2017 / 2018) | 1,19 / 0,86 kN·m | 1,07 / 1,13 kN·m | Verformung |
| 1010-06 | Biegung Mz | 2,99 kN·m | 3,59 kN·m | Verformung |
| 1010-06 | Querkraft Ty / Tz | 23,11 / 25,55 kN | 24,35 / 34,04 kN | Beulen des Rohrs |
| 1010-07 | Zug (gelenkiger Arm) | 24,22 kN | 21,99 kN | Verformung der Verbindung |
| 1010-11 | Biegung My / Mz | 2,89 / 3,73 kN·m | 2,98 / 4,29 kN·m | Verformung |
| 1010-11 | Querkraft Ty | 23,12 kN | 22,18 kN | Beulen des Rohrs |
| 1010-13 | Zug | 57,12 kN | 52,32 kN | Verformung der Platte |
| 1010-13 | Biegung My / Mz | 4,92 / 1,41 kN·m | 4,67 / 2,36 kN·m | Verformung der Platte |
| 1010-14 | Zug | 31,36 kN | 29,78 kN | Reißen des Rohrs |
| 1010-15 | Biegung My / Mz | 2,14 / 3,30 kN·m | 2,56 / 3,24 kN·m | Verformung |
| 1010-16 | Zug | 30,49 kN | 34,41 kN | Reißen des Rohrs |
| 1010-17 | Zug | 49,33 kN | 40,42 kN | Reißen des Rohrs |
| 1010-19 | Zug | 49,99 kN | 53,14 kN | Verformung des Rohrs |
| 1010-19 | Biegung My / Mz | 4,07 / 4,89 kN·m | 2,93 / 4,68 kN·m | Verformung |
| 1010-21 | Zug | 72,75 kN | 71,88 kN | Abscheren der Verschraubung |
| 1010-21 | Biegung My | 3,59 kN·m | 3,65 kN·m | Verformung 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) |
|---|---|---|
| 4,8 | 9,34 | 6,58 |
| 5,5 | 12,50 | 8,95 |
| 6,3 | 14,45 | 9,40 |
Mechanische Festigkeit der Schraube (Kernhärte 390 HV; Oberfläche 560 HV).
| Schraube 6,3: Blechdicke (mm) | Auszugswiderstand (kN) | Bohrzeit (s) |
|---|---|---|
| 4 | 9,85 | 2,8 |
| 5 | 12,30 | 3,4 |
| 6 | 14,50 | 3,7 |
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
| Spannschloss | M6 | M8 | M10 | M12 | M16 | M20 | M24 | M30 | M36 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Garantierte Zugfestigkeit (kN) | 2,35 | 3,20 | 5,35 | 6,65 | 16,65 | 25,35 | 36,65 | 53,35 | 71,65 |
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.
| Bauteil | Max. Spannweite (m) | Achsabstand (m) |
|---|---|---|
| Dach, Rohr auf einer Ebene | 4,50 | 1,90 |
| Dach, Rohr auf einer Ebene | 5,27 | 1,39 |
| Dach, Rohr auf 2 Ebenen | 3,00 | 3,00 |
| Dach, Rohr auf 2 Ebenen | 3,70 | 2,15 |
| Dach, Rohr auf 2 Ebenen | 5,30 | 1,50 |
| Dach, Omega 200 | 5,36 | 1,65 |
| Innendecke, Doppelrohr | 5,27 | 1,00 |
| Decke, Omega 200 | 6,50 | 0,50 |
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):
| Konfiguration | Schrauben 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 Reihe | 38,0 | 11,0 | 15,0 | 30,0 | 9,2 | 12,0 |
| 45°, 2 Schrauben | 33,0 | 10,5 | 12,5 | 20,0 | 8,5 | 9,2 |
| 45°, 1 Schraube | 18,0 | 10,5 | 9,2 | 10,0 | 10,0 | 9,2 |
| 90°, 3 Schrauben | 77,0 | 9,2 | 11,7 | 52,0 | 8,5 | 11,4 |
| 90°, 2 Schrauben | 68,0 | 9,0 | 11,7 | 35,0 | 8,2 | 11,0 |
| 90°, 1 Schraube | 33,0 | 8,5 | 10,0 | 11,0 | – | 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).
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.
- „Grunddaten für die Statik“ herunterladen (auf Spanisch) (PDF · 9 Seiten · 0,8 MB)
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).
- Statische Berechnung herunterladen (auf Spanisch) (PDF · 118 Seiten · 2,6 MB)
- Tragwerkspläne herunterladen (auf Spanisch) (PDF · 7 Blätter · 0,6 MB)
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.