Beschreibung
P 690 – Zur Stabilität von biegebeanspruchten I-Trägern mit und ohne Voute – Entwicklung von Bemessungshilfen für den vereinfachten Stabilitätsnachweis
Rahmenartige Tragwerke aus Stahl werden überwiegend aus offenen, I-förmigen Walzprofilen hergestellt, wobei häufig in den hochbeanspruchten Rahmenecken durch Voutung der Profile eine Annäherung an den Beanspruchungsverlauf vorgenommen wird. Diese Konstruktionsweise bietet den wirtschaftlichen Vorteil, dass für den größten Trägerbereich ein statisch angepasstes Profil verwendet werden kann.
In der aktuellen Normung sind für den Nachweis der räumlichen Stabilität, d.h. den Biegedrillknicknachweis, Nachweisformate angegeben, die auf der Ermittlung des idealen Biegedrillknickmomentes an einem herausgelösten Ersatzstab basieren. Die Bauteiltragfähigkeit wird dann mit Hilfe einer durch Versuche und numerische Simulationen festgelegten Tragfähigkeitskurve bestimmt. Für den Nachweis parallelgurtiger Stäbe sind hierfür in der Fachliteratur zahlreiche Hilfen angegeben, das Biegedrillknicken gevouteter Bauteile wird jedoch nicht befriedigend erfasst.
Im vorliegenden Forschungsvorhaben wurden die Größen, die das Stabilitätsverhalten gevouteter I-Träger beeinflussen, durch theoretische, experimentelle und numerische Untersuchungen bestimmt. Im Anschluss wurden Grundlagen zur Schaffung von Bemessungshilfen erarbeitet, mit deren Hilfe der Nachweis biegebeanspruchter Bauteile mit und ohne Vouten in Form einer Handrechnung auf Grundlage des Ersatzstabverfahrens geführt werden kann.
Im Ergebnis werden zur Bestimmung des idealen Biegedrillknickmoments einfach zu handhabende Bemessungshilfen sowohl als graphisch aufbereitete Diagramme als auch als Formeln bereitgestellt. Weiterhin werden Regeln für das Herauslösen von Ersatzstäben aus dem Gesamtsystem angegeben. In einem weiteren Schritt wurden Bedingungen für die erforderliche Steifigkeit sowie die Anordnung von sekundären Traggliedern hergeleitet, bei deren Einhaltung ein Biegedrillknickversagen ausgeschlossen werden kann. Diese ermöglichen es dem Ingenieur in der täglichen Praxis, zum einen auf einen aufwändigen Biegedrillknicknachweis zu verzichten und zum anderen die Querschnittstragfähigkeit voll auszunutzen. Die im Rahmen des Forschungsvorhabens erarbeiteten Bemessungshilfen geben die Ergebnisse der genauen numerischen Simulationsberechnungen in aufbereiteter Form für die Anwendung auf das Ersatzstabverfahren an. Somit wird ein an die numerischexperimentellen Ergebnisse angelehnter Biegedrillknicknachweis ohne aufwendige FEM-Analyse ermöglicht.
Autoren:
D. Ungermann, I. Strohmann, G. Nüsse
Veröffentlichung:
2010
