Stahlbau-Kalender 2022. Ulrike Kuhlmann
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Gesamtstich der Imperfektionsfigur zu ηmax = 2 · e0. Es sei an dieser Stelle noch einmal darauf hingewiesen, dass e0 – anders als für den Pauschalansatz – hier von der Schlankheit des Systems abhängt und somit für die beiden dargestellten Fälle in Bild K1 betragsmäßig unterschiedlich ist.
Zu 5.3.3
Leider erfolgt die Zuordnung von Stabilisierungskräften und Imperfektionen für aussteifende Tragwerksteile zu den verschiedenen Abschnitten in EN 1993-1-1, Kapitel 5.3 Imperfektionen nicht eindeutig. Grundsätzlich kann man unterscheiden zwischen vertikalen Aussteifungssystemen, die zum Beispiel in Form von vertikalen Fachwerkscheiben oder auch Massivwänden und Treppenhauskernen dafür sorgen, dass die übrige Stahl- bzw. Verbundrahmenkonstruktion als „unverschieblich“ charakterisiert werden kann, hierfür gilt 5.3.2(7) bis 5.3.2(10), und Horizontalaussteifungssysteme, die zum Beispiel als Dachverband bei Hallen sowohl Windlasten wie auch Abtriebskräfte zur Stabilisierung der Binder abtragen und in 5.3.3(1) bis 5.3.3(3) behandelt werden.
In DIN 18801 [K12] Abschnitt 6.1.4 wird der Hinweis gegeben, dass auch Bauteile aus einem anderen Werkstoff als Stahl (z. B. Mauerwerkswände, Holzpfetten) zur Aussteifung von Stahlbauten herangezogen werden dürfen und diese dann ggf. auch für entsprechende Imperfektionen der auszusteifenden Bauwerksteile zu dimensionieren sind. Diese Regelung ist sicher auch auf eine Tragwerksberechnung nach EN 1993-1-1 zu übertragen.
Bild 5.6. Äquivalente stabilisierende Ersatzkräfte
Anmerkung: δq darf 0 gesetzt werden, falls nach Theorie II. Ordnung gerechnet wird.
(3) Wird das aussteifende System zur Stabilisierung des druckbeanspruchten Flansches eines Trägers mit konstanter Höhe eingesetzt, kann die Kraft NEd in Bild 5.6 wie folgt ermittelt werden:
(5.14)
Dabei ist
| M Ed | das maximale einwirkende Biegemoment des Trägers; |
| h | die Gesamthöhe des Trägers. |
Anmerkung: Im Falle eines durch eine zusätzliche Drucknormalkraft beanspruchten Trägers enthält NEd auch einen Teil der Beanspruchung aus der einwirkenden Normalkraft.
(4) An Stößen von Trägern oder von druckbeanspruchten Bauteilen ist zusätzlich nachzuweisen, dass das aussteifende System eine am Stoßpunkt angreifende lokale Kraft von αm NEd/100 von jedem Träger oder druckbeanspruchten Bauteil aufnehmen kann, welcher am gleichen Punkt gestoßen ist. Die Weiterleitung dieser Kräfte zu den nächsten Haltepunkten der Träger oder druckbeanspruchten Bauteile ist ebenfalls nachzuweisen, siehe Bild 5.7.
(5) Bei dem Nachweis der lokalen Kräfte nach (4) sind auch alle anderen äußeren Kräfte zu berücksichtigen, die auf das aussteifende System wirken, wobei die Kräfte aus dem Einfluss der Imperfektion aus (1) vernachlässigt werden dürfen.
Bild 5.7. Lokale Ersatzkräfte an Stößen in druckbeanspruchten Bauteilen
5.3.4 Bauteilimperfektionen
(1) Die Einflüsse von Bauteilimperfektionen sind in den Gleichungen für die Stabilitätsnachweise von Bauteilen nach 6.3 enthalten.
(2) Wenn die Stabilitätsnachweise von Bauteilen nach Theorie II. Ordnung entsprechend 5.2.2(7) a) geführt werden, ist die Imperfektion für druckbeanspruchte Bauteile e0 in der Regel nach 5.3.2(3) b), 5.3.2(5) oder 5.3.2(6) zu berücksichtigen.
(3) Bei einem Biegedrillknicknachweis von biegebeanspruchten Bauteilen nach Theorie II. Ordnung darf die Imperfektion mit k · e0 angenommen werden, wobei e0 die äquivalente Vorkrümmung um die schwache Achse des betrachteten Profils ist. Im Allgemeinen braucht keine weitere Torsionsimperfektion betrachtet zu werden.
Anmerkung: Der Nationale Anhang kann den Wert von k festlegen. Der Wert von k = 0,5 wird empfohlen.
Zu 5.3.3(2)
Die Ersatzlast, wenn das aussteifende System sich nicht selbst auch verformt, kann durch die Umsetzung in eine äquivalente Gleichstreckenlast über die angenommene Parabelform gemäß Gl. (5.13) erfolgen. Daraus ergibt sich für e0 = αm ⋅ L/500:
Diese Ersatzlasten gelten nur, wenn das aussteifende System sich nicht selbst auch verformt. δq beschreibt in Gleichung (5.13) die Verformung des aussteifenden Systems infolge der Imperfektion und weiterer äußerer Lasten. Wenn δq ausreichend klein ist, kann man diesen Effekt vernachlässigen. Hierfür gibt es in der Vornorm ENV 1993-1-1 [K45] das folgende Kriterium: δq ≤ L/2500.
NDP DIN EN 1993-1-1/NA
zu 5.3.4(3) Anmerkung
Die Imperfektion ist anstelle von (k · e0) mit den Werten der Tabelle NA.3 anzunehmen.
Diese Werte sind im Bereich 0,7 ≤
Tabelle NA.3. Äquivalente Vorkrümmungen e0/L
| Querschnitt | Abmessungen | elastische Querschnittsausnutzung e0/L | plastische Querschnittsausnutzung e0/L |
| gewalzte I-Profile | h/b ≤ 2,0 | 1/500 | 1/400 |
| h/b > 2,0 | 1/400 | 1/300 | |
| geschweißte I-Profile | h/b ≤ 2,0 | 1/400 | 1/300 |
| h/b > 2,0 | 1/300 | 1/200 |