Zum Rotationsnachweis teiltragfähiger Verbundknoten in verschieblichen Verbundrahmen: Fid-Bau Portal

Zum Rotationsnachweis teiltragfähiger Verbundknoten in verschieblichen Verbundrahmen

Schäfer, Martin

Die in der Praxis ausgeführten 'gelenkigen' Anschlüsse in Verbundkonstruktionen haben Momententragreserven in der Größenordnung von 15 bis 60 % der plastischen Tragfähigkeit des anzuschließenden Bauteils. Diese Tragreserven wurden bisher rechnerisch nicht genutzt. Die Ausnutzung der ungenutzten Momententragfähigkeit solcher Anschlüsse durch die Berücksichtigung der Teileinspannung vereinfacht die Systemaussteifung, so dass in den Rahmen keine störenden Aussteifungsverbände mehr erforderlich sind. Unter Traglastbeanspruchung ergeben sich Momentenumlagerungen im System, die mit Plastizierungen der hier verwendeten steifenlosen teiltragfähigen Verbundknoten einhergehen. Dabei sind zwei grundsätzliche Aspekte zu behandeln: - das lokale Verhalten des teiltragfähigen Verbundknotens und - das Systemverhalten des verschieblichen Verbundrahmens Bei der plastischen Bemessung von Systemen mit teiltragfähigen Anschlüssen ist ein Nachweis der - Momententragfähigkeit im Knoten M_j M_j,pl <= und im Riegel M <= M_pl und der - Rotationskapazität Phi_j,req <= Phi_j,avail erforderlich. Hauptaugenmerk wird in dieser Arbeit auf den Nachweis der Rotationskapazität gelegt. Die vorhandene Rotationskapazität Phi_j,avail bzw. die Verformbarkeit der Anschlüsse wird aus Versuchen bestimmt, sowie mit Hilfe der sogenannten Komponentenmethode aus den einzelnen Knotenkomponenten abgeleitet. Anband einer Parameterstudie werden für verschiedene typische Systeme mit verschiedenen Belastungen und verschiedenen Bauabläufen die erforderlichen Knotenrotationen Phi_j,req bestimmt. Es wird auf die unterschiedlichen Ergebnisse der Berechnung nach Fließgelenktheorie und Fließzonentheorie eingegangen. Die erforderliche Knotenrotation wird anhand der Beamline (Systemkennlinie) anschaulich dargestellt. Durch den Schnitt der Beamline mit der Momenten-Rotationskurve (Knotenkennlinie) ist ersichtlich, welche Knoten eine ausreichende Tragfähigkeit und gleichzeitig eine ausreichende Rotationsfähgkeit besitzen. Dabei wird die gesamte Momenten-Rotationskurve erfasst. Im Unterschied zu einem integrierten Nachweisverfahren auf der Basis der Beamline Methode wird beim getrennten Bemessungsverfahren für Tragfähigkeit und Rotation von verschieblichen Verbundrahmensystemen die vorhandene Rotationskapazität lediglich durch einen einzelnen Zahlenwert dargestellt. Beim vereinfachten Nachweisverfahren wird durch entsprechende Konstruktionsregeln ein sprödes Knotenversagen ausgeschlossen und so eine ausreichende vorhandene Rotationskapazität des Knotens sichergestellt. Das Prinzip zur Ermittlung des Teilsicherheitsbeiwertes für Rotation und zur Bestimmung von Konstruktionsregeln auf der Basis von Sicherheitsbetrachtungen wird ebenfalls dargestellt. Die wesentlichen Ergebnisse sind am Ende dieser Arbeit zusammengefasst und es erfolgt einen Ausblick auf zukünftige erforderliche Untersuchungen.