Anforderungen bei der plastischen Bemessung von Stahlkonstruktionen aus hochfesten Stählen: Fid-Bau Portal

Anforderungen bei der plastischen Bemessung von Stahlkonstruktionen aus hochfesten Stählen

Dahl, W. / Langenberg, P. / Sedlacek, G. / Feldmann, M.

Ziel des Projektes war es, die Vergleichbarkeit von experimentellen Ergebnissen und Finite-Element-Rechnungen (FEM) parallel durchgeführter Forschungsarbeiten in Aachen, Lüttich (CRM) und Luxemburg (ARBED) zu überprüfen. Gegenstand dieser Forschungsarbeiten war die Untersuchung der Zulassungsbeschränkung nach Eurocode 3 für höherfeste Stähle mit Streckgrenzen größer als 400 MPa für die elastisch-plastische Bemessung. Dazu wurde die Rotationsfähigkeit von offenen Profilen mit kritischer Geometrie aus hochfestem Stahl durch experimentelle Dreipunktbiegeversuche und rechnerische Untersuchungen (FEM-Simulation) ermittelt. Die Versuche erfolgten mit Profilen HEB 200 aus Fe360 und FeE460, Stützweite 3 m, sowie mit höherfesten, geschweißten Profilen entsprechend HEB 280. Die Versuche zeigten bis zum Lastmaximum eine gute Übereinstimmung der in Aachen und Lüttich ermittelten Ergebnisse, sowohl für die globalen Größen als auch für die lokalen Dehnungsmessungen. Aufgrund der unterschiedlichen Lasteinleitung wurden bei den CRM-Versuchen niedrigere Rotationskapazitäten ermittelt. Das beruht darauf, daß die bei den CRM-Versuchen verwendete Lasteinleitung die Verdrehung des Trägers entlang der Längsachse nicht behindert. Die Ergebnisse der geschweißten Profile (FeE460, FeE690, FeE890) zeigen, daß mit zunehmender Festigkeit die Rotationsfähigkeit stark abnimmt. Der Vergleich der FEM-Simulation mit den Programmen FINEL G (ARBED) und ABAQUS (RWTH) wurde für die oben genannte Profilgeometrie für hypothetische Stähle mit Streckgrenzenverhältnissen zwischen 1.0 und 1.5 vorgenommen. Hier konnte eine qualitative Übereinstimmung der berechneten Kurven erzielt werden, wobei die Kurven, die mit FINEL G ermittelt wurden, etwas höher liegen und damit zu höheren Rotationskapazitäten geführt haben. Das kann auf die unterschiedliche Modellierung im Bereich des Steg-Flansch-Überganges sowie der unterschiedlichen Vor-Imperfektionen zurückgeführt werden.