Stahlverbindungen von Bauteilen mit Hohlprofilquerschnitten
Verbindungen von Hohlprofilbauteilen können erhebliche Verformungen aufweisen, während sie noch höhere Lasten tragen können. Andererseits können die Bleche im inelastischen Bereich beulen, weshalb eine geometrisch und materiell nichtlineare Analyse implementiert wurde.
Außerebenenverformung
Eines der Kriterien für den Grenzzustand der Tragfähigkeit von Hohlprofilverbindungen ist die Außerebenenverformung des Hohlprofilquerschnitts. Die Überprüfung ist in der Software verfügbar (in den Normeinstellungen als lokale Verformungsprüfung, für tragende Hohlprofilbauteile standardmäßig aktiviert). Sie wird von den CIDECT-Bemessungsrichtlinien anerkannt. Die Grenzwerte betragen 3 % der kleineren Abmessung des Querschnitts (0,03 d0 für KHP und 0,03 b0 für RHP) für den Grenzzustand der Tragfähigkeit und 1 % für den Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit.
Definition der Querschnittsabmessungen für kreisförmige Hohlprofile (KHP) und rechteckige Hohlprofile (RHP)
Typische Last-Verformungs-Diagramme für Hohlprofilverbindungen; die rote Kurve gilt für dünnwandige Bauteile unter Druckbelastung, die grüne Kurve für reguläre Bauteile unter Druckbelastung, die blaue Kurve gilt z. B. für eine X-Verbindung unter Zugbelastung
Geometrisch und materiell nichtlineare Analyse (GMNA)
Bei einigen Verbindungen von Hohlprofilen, insbesondere bei hohem Durchmesser-zu-Wanddicke-Verhältnis, kann die geometrisch lineare Analyse das Verhalten der Verbindung möglicherweise nicht mit ausreichender Genauigkeit erfassen, und ihre Lasttragfähigkeit kann unter- oder überschätzt werden. Es wird empfohlen, für Verbindungen von Hohlprofilen eine fortgeschrittenere geometrisch und materiell nichtlineare Analyse zu verwenden, auch wenn die Rechenzeit etwas höher ist. Wenn die GMNA-Analyse für Hohlprofile in den Normeinstellungen ausgewählt ist, wird GMNA anstelle der geometrisch linearen und materiell nichtlinearen Analyse (MNA, standardmäßig in IDEA Statica Connection verwendet) für Modelle mit einem Hohlprofilbauteil als tragendes Bauteil eingesetzt.
Hinweis: Wenn das tragende Bauteil kein Hohlprofil ist, wird der GMNA-Solver für die Analyse des gesamten Verbindungsmodells unabhängig von den Einstellungen in den Normeinstellungen (GMNA ein oder aus) deaktiviert.
Querschnittsverformung am Ende des Schalenmodells
Der Querschnitt kann sich an den Enden des aus Schalenelementen bestehenden Modells verformen. Verbindungen von Hohlprofilen erfordern relativ lange Bauteile – bis zum 10-fachen des Querschnittsdurchmessers. Hinter dem aus Schalenelementen bestehenden Modellteil wird ein kondensiertes Superelement platziert. Dies ermöglicht eine schnellere Berechnung bei gleicher Genauigkeit wie das vollständige, aus Schalenelementen bestehende Modell. Das kondensierte Superelement besitzt ausschließlich elastische Materialeigenschaften, was bedeutet, dass die plastischen Dehnungen infolge des untersuchten Versagensmodus das Ende des Schalenelementmodells nicht erreichen sollten. Aus diesem Grund erstreckt sich das Schalenmodell standardmäßig um das 1,25-fache der Querschnittshöhe (in den Normeinstellungen editierbar) über die letzte Fertigungsoperation hinaus.
Reduzierte Schalenbiegetragfähigkeit für Hohlprofile (Imperfektionen)
Die Lasttragfähigkeiten von Hohlprofilverbindungen in den Normen werden durch die Versagensmodenmethode bestimmt, die kurvenangepasste Modelle verwendet, die aus Versuchen und fortgeschrittenen numerischen Modellen abgeleitet wurden. Die reale Struktur enthält anfängliche Imperfektionen und Eigenspannungen, die von Schalenmodellen in IDEA StatiCa Connection nicht erfasst werden. Um eine bessere Übereinstimmung mit den Normergebnissen zu erzielen, wird der Einfluss von Eigenspannungen und anfänglichen Imperfektionen durch eine Reduzierung der Biegetragfähigkeit der Schalen von Hohlprofilen mit hohem D/(2t)-Verhältnis simuliert.
