A platform for research: civil engineering, architecture and urbanism
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Berechnung von Stahlverbundträgern. Ein Rechenmodell zur Berücksichtigung von verformbaren, teiltragfähigen Verbundanschlüssen
Typische Verbundanschlüsse haben oft nicht die volle Tragfähigkeit des angeschlossenen Verbundträgers und sind auch zu biegeweich, um das volle Stützmoment, das sich aus der elastischen Berechnung unter der Annahme einer vollen Einspannung ergibt, aufbauen zu können. Andererseits sind aber die Steifigkeiten und die Tragfähigkeiten in den Anschlüssen zu groß, um sie einfach zu vernachlässigen. Im Beitrag wird dazu ein Berechnungsmodell in Anlehnung an das Modell COST C1 und EC 4 vorgestellt, um die rechnerischen Kennwerte für die Steifigkeiten, die Tragfähigkeiten und das Verdrehungsvermögen von Verbundanschlüssen zu ermitteln sowie das Verhalten des Anschlusses als bilineare Feder abzubilden und die Gesamtberechnung des Verbundträgers durchzuführen. Das Berechnungsmodell basiert auf der Auswertung von 56 Verbundversuchen. Um die Sicherheit und die Wirtschaftlichkeit der Rechenergebnisse aus dem vereinfachten Rechenmodell beurteilen zu können, wurden umfangreiche Vergleichsberechnungen durchgeführt. Grundlage für den Vergleich bilden hierbei physikalisch nichtlineare Berechnungen mit den Anschluß-Kennlinien aus den durchgeführten Versuchen. Beim Vergleich wurde wie folgt vorgegangen: Zuerst wird ein Verbundanschluß ausgewählt, dessen Momenten-Verdrehungskurve und dessen Geometrie- und Werkstoffkennwerte bekannt sind. Anschließend wird die FEM-Berechnung für einen Verbundträger durchgeführt, der den benannten Verbundanschluß besitzt und auch die beschriebenen Werkstoff- und Trägerkennwerte. Die Berechnung berücksichtigt u.a. das nichtlineare Materialverhalten der Werkstoffe und das Mitwirken des Betons auf Zug in der gerissenen Zugzone (TSE). Die Versuchsauswertungen und die Vergleichsberechnungen zur Verdrehungsfähigkeit von Verbundanschlüssen haben gezeigt, dass diese Werte innerhalb eines weiten Bereiches variieren. Vor allem Stahlverbundanschlüsse mit Bewehrung in Mattenform weisen eine geringere Verdrehungsfähigkeit im Anschluß auf, als vergleichbare Anschlüsse mit Stabbewehrung. Die Reduktion der Biegetragfähigkeit des Feldquerschnittes im Rechenmodell auf redM(pl,F) nimmt vor allem auf diesen Sachverhalt Rücksicht. Erarbeitet werden z.Z. Tabellen und Diagramme auf der Basis des Rechenmodells, um die Ermittlung der Schnittgrößen und der Verformungen zu vereinfachen.
Berechnung von Stahlverbundträgern. Ein Rechenmodell zur Berücksichtigung von verformbaren, teiltragfähigen Verbundanschlüssen
Typische Verbundanschlüsse haben oft nicht die volle Tragfähigkeit des angeschlossenen Verbundträgers und sind auch zu biegeweich, um das volle Stützmoment, das sich aus der elastischen Berechnung unter der Annahme einer vollen Einspannung ergibt, aufbauen zu können. Andererseits sind aber die Steifigkeiten und die Tragfähigkeiten in den Anschlüssen zu groß, um sie einfach zu vernachlässigen. Im Beitrag wird dazu ein Berechnungsmodell in Anlehnung an das Modell COST C1 und EC 4 vorgestellt, um die rechnerischen Kennwerte für die Steifigkeiten, die Tragfähigkeiten und das Verdrehungsvermögen von Verbundanschlüssen zu ermitteln sowie das Verhalten des Anschlusses als bilineare Feder abzubilden und die Gesamtberechnung des Verbundträgers durchzuführen. Das Berechnungsmodell basiert auf der Auswertung von 56 Verbundversuchen. Um die Sicherheit und die Wirtschaftlichkeit der Rechenergebnisse aus dem vereinfachten Rechenmodell beurteilen zu können, wurden umfangreiche Vergleichsberechnungen durchgeführt. Grundlage für den Vergleich bilden hierbei physikalisch nichtlineare Berechnungen mit den Anschluß-Kennlinien aus den durchgeführten Versuchen. Beim Vergleich wurde wie folgt vorgegangen: Zuerst wird ein Verbundanschluß ausgewählt, dessen Momenten-Verdrehungskurve und dessen Geometrie- und Werkstoffkennwerte bekannt sind. Anschließend wird die FEM-Berechnung für einen Verbundträger durchgeführt, der den benannten Verbundanschluß besitzt und auch die beschriebenen Werkstoff- und Trägerkennwerte. Die Berechnung berücksichtigt u.a. das nichtlineare Materialverhalten der Werkstoffe und das Mitwirken des Betons auf Zug in der gerissenen Zugzone (TSE). Die Versuchsauswertungen und die Vergleichsberechnungen zur Verdrehungsfähigkeit von Verbundanschlüssen haben gezeigt, dass diese Werte innerhalb eines weiten Bereiches variieren. Vor allem Stahlverbundanschlüsse mit Bewehrung in Mattenform weisen eine geringere Verdrehungsfähigkeit im Anschluß auf, als vergleichbare Anschlüsse mit Stabbewehrung. Die Reduktion der Biegetragfähigkeit des Feldquerschnittes im Rechenmodell auf redM(pl,F) nimmt vor allem auf diesen Sachverhalt Rücksicht. Erarbeitet werden z.Z. Tabellen und Diagramme auf der Basis des Rechenmodells, um die Ermittlung der Schnittgrößen und der Verformungen zu vereinfachen.
Berechnung von Stahlverbundträgern. Ein Rechenmodell zur Berücksichtigung von verformbaren, teiltragfähigen Verbundanschlüssen
Analysis of composite beams with consideration of semi-rigid, ductile connections
Jost, Markus (author) / Odenbreit, Christoph (author)
Stahlbau ; 73 ; 495-504
2004
10 Seiten, 24 Bilder, 1 Tabelle, 11 Quellen
Article (Journal)
German