Dünnwandige Bauteile

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IDEA Connection sollte bei der Bemessung von Verbindungen dünnwandiger Bauteile nur erfahrenen Ingenieuren überlassen werden. Eine Beulanalyse ist ein Muss und jede Form muss sorgfältig analysiert werden.

Das Programm IDEA StatiCa Connection dient der Bewertung von Verbindungen warmgewalzter Bauteile, die nicht sonderlich von Beulen beeinflusst werden (> Abschnitt 3.9, Stabilitätsanalyse). Aufgrund ihrer schnellen und sicheren Berechnung wird eine geometrisch lineare und materiell nichtlineare Analyse durchgeführt. Bei Stabilitätsverlust ist diese Analyse jedoch nicht ausreichend. Stellt Beulen ein Problem dar, hilft die lineare Beulanalyse, gefährdete Bereiche zu entdecken und liefert einen Bifurkationspunkt nach Euler.

Für dünnwandige Bauteile ist dies allerdings immernoch nicht ausreichend. Für dünnwandige Bauteile ist nur eine geometrisch nichtlineare Analyse mit Imperfektionen ausreichend.

Entscheidet sich der Nutzer, IDEA StatiCa Connection für den Nachweis dünnwandiger Bauteile zu nutzen, sollte er:

  • Eine lineare Beulanalyse durchführen und jede Beulform sorgfältig prüfen; die ausgegebenen Beulformen sind möglicherweise nicht ausreichend.
  • Sich nicht auf die Plastifizierung der Stahlbleche verlassen und die von-Mises Spannung auf die Streckgrenze oder niedriger beschränken.
  • Beachten, dass lokales Beulen, das nicht berücksichtigt wird, die inneren Kräfte in den Komponenten anders (um-)verteilt.
  • Beachten, dass die Bewertung der Steifigkeit der Komponenten, aufgrund der unterschiedlichen Fehlerarten oder ihrer Kombination, anders ausfallen kann.
  • Beachten, dass die ausgegebenen Nachweise und Detaillierungen von Komponenten (z.B. Schrauben, Schweißnähte) den Richtlinien für Standardelemente folgen. Die Nachweise für dünnwandige Bauteile können abweichen, wodurch sich falsche Nachweise ergeben.

Die Bemessung dünnwandiger Bauteile ist sehr fallspezifisch, weshalb keine allgemeine Richtlinie dafür angegeben werden kann. Für Nutzung dünnwandiger Bauteile wurde IDEA StatiCa Connection nicht validiert!

Komponentennachweise – EN

EN 1993-1-1 gibt für dünnwandige Bauteile folgende Definition: “Querschnitte der Klasse 4 sind die, in denen lokales Beulen auftritt, bevor in einem oder mehreren Teilen des Querschnitts die Fließspannung erreicht wird.” Der Hauptteil des Eurocodes für Stahl beschränkt sich auf Bauteile mit einer Materialdicke t ≥ 3 mm. Kapitel 4 – Schweißverbindungen wird nur auf Materialdicken t ≥ 4 mm angewendet. Daher gelten die Nachweise von Komponenten, die durch die Software bereitgestellt werden, nicht für kaltgeformte Bauteile geringerer Dicke. Anwender sollten darauf achten und die Nachweise durch die entsprechenden Formeln aus EN 1993-1-3 manuell ersetzen.

Die Analyse von Anschlüssen mit Hohlprofilen sollte für Bauteile, die außerhalb des Gültigkeitsbereichs für Schweißverbindungen liegen – EN 1993-1-8 – Tabelle 7.1, ebenfalls sorgfältig durchgeführt werden. Für diese Anschlüsse gibt es keine Richtlinien und daher auch keine validierten Ergebnisse seitens des Programms.

Komponentennachweise – AISC

Kapitel A der AISC 360-16 gibt es einen Benutzerhinweis, der besagt: “Für die Bemessung von kaltgeformten Stahlkonstruktionsbauteilen werden die Bestimmungen der AISI North American Specification for the Design of Cold-Formed Steel Structural Members (AISI S100) empfohlen - mit Ausnahme kaltgeformter Hohlprofile (HSS) -, die gemäß dieser Spezifikation entwickelt wurden.” AISI S100 und AS/NZS 4600 bieten Formeln zur Bestimmung von Scher- und Zugfestigkeit der häufigsten Verbindungstypen zusammen mit ihrem Anwendungsbereich.

Komponentennachweise – CISC

CSA S16-14 erklärt in Kapitel 1: “Anforderungen für Stahlkonstruktionen wie Brücken, Antennentürme, Offshore-Konstruktionen und kaltgeformte Stahlkonstruktionsbauteile sind in anderen CSA Gruppenstandards angegeben.”

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