Stahlbau-Kalender 2021. Ulrike KuhlmannЧитать онлайн книгу.
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– die kaltverformten Bereiche wurden nach dem Kaltverformen und vor dem Schweißen normalisiert;
– Das Verhältnis r/t erfüllt die Grenzwerte in Tabelle 4.2.
5 Tragwerksberechnung, Klassifizierung und statische Modelle
5.1 Tragwerksberechnung
5.1.1 Allgemeines
(1) Die Auswirkung der Momenten-Rotations-Charakteristika der Anschlüsse auf die Verteilung der Schnittgrößen in einem Tragwerk und auf die Tragwerksverformungen ist in der Regel zu berücksichtigen, außer wenn die Auswirkungen vernachlässigbar klein sind.
(2) Zur Überprüfung, ob die Momenten-Rotations-Charakteristika der Anschlüsse zu berücksichtigen sind, dürfen die drei folgenden vereinfachten Modelle für die Anschlüsse verwendet werden :
– gelenkig, bei dem angenommen wird, dass keine Biegemomente übertragen werden;
– biegesteif, bei dem angenommen wird, dass die Momenten-Rotations-Charakteristik eines Anschlusses bei der Tragwerksberechnung nicht berücksichtigt werden muss;
– nachgiebig, bei dem die Momenten-Rotations-Charakteristik eines Anschlusses bei der Tragwerksberechnung zu berücksichtigen ist.
(3) Das zutreffende Anschlussmodell kann nach Tabelle 5.1 in Verbindung mit der Klassifizierung des Anschlusses und dem verwendeten Berechnungsverfahren bestimmt werden.
(4) Die Momenten-Rotations-Charakteristik eines Anschlusses darf für Berechnungen durch vereinfachte Kurvenverläufe angenähert werden. Dazu gehören einfache lineare Abschätzungen (z. B. bi-linear oder tri-linear), vorausgesetzt, der angenommene Kurvenverlauf liegt vollständig unterhalb der wirklichen Momenten-Rotations-Charakteristik.
5.1.2 Elastische Tragwerksberechnung
(1) Bei linear-elastischen Berechnungsverfahren sind die Anschlüsse in der Regel nach ihrer Rotationssteifigkeit zu klassifizieren, siehe 5.2.2.
Tabelle 5.1. Anschlussmodelle
| Berechnungsverfahren | Klassifizierung des Anschlusses | ||
|---|---|---|---|
| Elastisch | gelenkig | biegesteif | nachgiebig |
| Starr-Plastisch | gelenkig | volltragfähig | teiltragfähig |
| Elastisch-Plastisch | gelenkig | biegesteif und volltragfähig | nachgiebig und teiltragfähignachgiebig und volltragfähigbiegesteif und teiltragfähig |
| Anschlussmodell | gelenkig | biegesteif | nachgiebig |
Bild 5.1. Rotationssteifigkeit für linear-elastische Tragwerksberechnungen
Zu 5.1.1(1) und (2)
Im klassischen Stahlbau werden Anschlüsse entweder gelenkig oder biegesteif betrachtet und entsprechend konstruiert. Mit der Einführung der Komponentenmethode, die in Abschnitt 6 der DIN EN 1993-1-8 geregelt ist, können nun auch verformbare Anschlüsse konzipiert werden. Verformbar heißt in diesem Zusammenhang, der Anschluss besitzt eine signifikante, aber unter der der angeschlossenen Bauteile liegende Momententragfähigkeit und kann daher nicht als gelenkig klassifiziert werden. Gleichzeitig sind die Rotationen im Anschluss infolge der Momentenbeanspruchung so groß, dass der Anschluss nicht als starr eingestuft werden kann. Die Rotationssteifigkeit des Anschlusses beeinflusst die Verteilung der Schnittgrößen im System und muss bei der Stabwerksberechnung zum Beispiel über eine Drehfeder berücksichtigt werden. Dies bedingt, dass der planende Ingenieur schon zu Beginn eines Projektes die wesentlichen Anschlüsse konzipieren und festlegen muss. Damit ist ein deutlich erhöhter Planungsaufwand verbunden, jedoch lassen sich auf diesem Weg die Gesamtkosten einer Stahlkonstruktion optimieren, wie Weynand et al. in [K51] und [K52] gezeigt haben.
Die Klassifizierung eines Anschlusses erfolgt anhand der charakteristischen Kenngrößen :
| Momententragfähigkeit | M j ,Rd |
| Rotationssteifigkeit | Sj,ini ; Sj |
| Rotationskapazität | ϕ cd |
die aus der Momenten-Rotationscharakteristik eines Anschlusses abgeleitet werden, vgl. Bild 6.1.
Die Ermittlung der charakteristischen Kenngrößen ist in Abschnitt 6 der DIN EN 1993-1-8 geregelt. Näherungsfunktionen können aber auch [K19] und [K34] entnommen werden.
Zu 5.1.2(1)
Bei einer elastischen Tragwerksberechnung ist die Verteilung der Schnittgrößen nur von der Steifigkeit der Bauteile und Anschlüsse abhängig. Je nach Rotationssteifigkeit des Anschlusses ist entweder ein Gelenk, ein biegesteifer Anschluss oder bei einem verformbaren Anschluss eine Drehfeder im statischen System anzusetzen. Da keine plastischen Systemreserven ausgenutzt werden, müssen Anschlüsse nur die auf sie einwirkenden Schnittgrößen übertragen können. Anforderungen hinsichtlich der Rotationskapazität bestehen nicht, so dass Anschlüsse bei einer elastischen Tragwerksberechnung nur über die Rotationssteifigkeit klassifiziert werden.
Zu 5.1.2(3) und (4)
Für Biegemomente Mj,Ed > 2/3 Mj,Rd muss die Rotationssteifigkeit aufgrund der nichtlinearen Momenten-Rotationscharakteristik abgemindert werden. In Abhängigkeit von dem einwirkenden Biegemoment und der Anschlusskonstruktion kann die Anschlusssteifigkeit nach Abschnitt 6.3.1 bestimmt werden. Aufgrund der Verknüpfung von einwirkendem Biegemoment und Anschlusssteifigkeit ist eine iterative Tragwerksberechnung erforderlich, wenn nicht das vereinfachte Verfahren nach 5.1.2 (4) mit dem Anpassungsbeiwert η = 2,0 angewendet wird. Für Anschlüsse mit einwirkenden Biegemomenten Mj,Ed nahe der Anschlusstragfähigkeit Mj,Rd kann das vereinfachte Verfahren mit dem Anpassungsbeiwert η zu nichtkonservativen Bemessungen führen. Daher sollte bei einwirkenden Biegemomenten von Mj,Ed > 0,90 Mj,Rd auf das genauere Verfahren nach 5.1.2 (3) zurückgegriffen werden.
Tabelle 5.2. Anpassungsbeiwert η für die Steifigkeit
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Anschlussausbildung
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