Grundlegende Untersuchungen zum Tragverhalten von Bauteilen mit wellenförmig profiliertem Steg
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Querkrafttragfähigkeit sinusförmiger Stegprofilierungen wurde umfassend untersucht. Ermittelt wurden die Querschnittstragfähigkeiten verschiedenartiger Stegprofilierungen bei Querkraftbeanspruchung in Abhängigkeit von den Parametern Wellenamplitude, Wellenlänge, Stegdicke und -höhe. Auf der Grundlage dieser Ergebnisse wird die Bemessung von Wellstegträgern in DIN EN 1993-1-5, Anhang D verbessert. Des Weiteren beeinflussen profilierte Stege die mitwirkende Breite druckbeanspruchter Gurte. Der Steg wird als elastische Stützung für den Gurt aufgefasst. Gurte, die durch feingliedrige Stegprofilierungen gestützt sind, weisen jedoch abweichend von den Annahmen in DIN EN 1993-1-5, Anhang D andere Beulfeldabmessungen auf. Diese wirken sich auf die Größe der Gurtbeulwerte aus, welche wiederum zur Ermittlung der Gurttragfähigkeit herangezogen werden. Die Untersuchungen zum globalen Stabilitätsverhalten der Wellstegträger erlauben eine Einordnung der Träger mit feingliedrigen, sinusförmigen Stegen in die vorhandenen Abminderungskurven. Wellstegträger ordnen sich in die europäische Knickspannungslinie c ein. Die Ergebnisse zeigen, dass die Durchführung eines profilierten (anstelle eines ebenen) Stegblechs bis in die Rahmenecke durchaus sinnvoll sein kann. Voraussetzung ist, dass die Nachgiebigkeit der Verbindung in der Rahmenberechnung berücksichtigt wird. Bei (über die Länge) konstantem Riegelquerschnitt (herstellungsbedingt) fällt das Moment über den Stützen ab und das Feldmoment vergrößert sich. Damit kann die Auslastung des Riegels spürbar verbessert werden. Zu dien 4 Themenkomplexen wurden Versuche und umfangreiche geometrisch und physikalisch nichtlineare Finite-Elemente-Berechnungen mit dem Programm ABAQUS durchgeführt und Ingenieurmodelle entwickelt. Während der Projektzeit ergaben sich folgende Fragestellungen, für deren Klärung weitergehender Forschungsbedarf besteht: Die plastischen Querschnittsreserven beim Wellstegträger sind aufgrund der Dünnwandigkeit des Stegs vernachlässigbar klein. Nicht untersucht sind bisher plastische Systemreserven (an Durchlaufträgern), die durchaus auftreten können. Wie gestaltet sich das Verhalten von Trägern oder Rahmenecken mit Ausschnitten (Löchern) im Steg? Treffen die Näherungen für die Einleitung konzentrierter Einzellasten auch für dickere Stegbleche (> 3 mm) zu? Die Untersuchungen zum Tragverhalten sollten auf Normalkraft- bzw. Normalkraft-Biege- Beanspruchung ausgedehnt werden (=Wellstegstützen). Was ist beim Übergang von parallelgurtigen zu gevouteten Wellstegträgern, die mittlerweile auch gefertigt werden können, zu beachten?
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Girders with sinusoidally corrugated webs - load carrying capacity and stability. Proc. of the Annual Stability Conference (pp. 353-366). Long Beach, California (USA) 2004
Pasternak, H.
- Profilierte Stege. Stahlbaukalender 2004, Ernst & Sohn, 2004
Pasternak, H., Hannebauer, D.
- Zur Einleitung großer Querkräfte in Wellstegträger. Bauingenieur 79 (2004) S. 246-252
Pasternak H., Hannebauer D.
- Neue Erkenntnisse zu Wellstegträgern. Bauingenieur 83 (2008)
Pasternak H., Hannebauer D.
