Bemessung von Stahlanschlüssen auf Zugriss durch fortgeschrittene inelastische Analyse (AISC)
Verbindungen sind in Stahlbauwerken von entscheidender Bedeutung für die Übertragung von Kräften von Bauteil zu Bauteil. Verbindungen müssen auf Sicherheit bemessen werden und sicherstellen, dass sie ihre vorgesehene Funktion erfüllen.
Für Ingenieure stehen viele Ressourcen zur Verfügung, um Verbindungen mit gängigen Konfigurationen und Belastungen zu bemessen. Jedoch stoßen Verbindungsplaner häufig auf Konfigurationen und Belastungsbedingungen, für die es wenig Orientierung gibt. In diesen Fällen kann die Bemessung durch fortgeschrittene inelastische Analyse besonders vorteilhaft sein.
IDEA StatiCa ist eine Software zur Bemessung von Stahlanschlüssen mittels fortgeschrittener inelastischer Analyse. In dieser Software werden einige Grenzzustände auf dieselbe Weise wie standardmäßige Tragfähigkeitsgleichungen erfasst, während andere dies nicht werden.
Der Grenzzustand des Nettoquerschnitts-Zugrissversagens gehört zu den grundlegendsten Grenzzuständen, die nicht durch standardmäßige Tragfähigkeitsgleichungen erfasst werden. Es ist nicht notwendig, bei der Bemessung durch fortgeschrittene inelastische Analyse standardmäßige Tragfähigkeitsgleichungen zu verwenden, wenn die Analyse ein vergleichbares oder höheres Zuverlässigkeitsniveau bietet.
Bisher wurde keine rigorose Zuverlässigkeitsanalyse durchgeführt, um zu zeigen, dass IDEA StatiCa und die zugrunde liegende komponentenbasierte Methode der finiten Elemente ein vergleichbares oder höheres Zuverlässigkeitsniveau bieten als die standardmäßigen Tragfähigkeitsgleichungen. Eine solche Zuverlässigkeitsanalyse wird in dieser Arbeit für den Grenzzustand des Zugrissversagens durchgeführt.
Daten aus Hunderten zuvor veröffentlichter experimenteller Ergebnisse, die Zugrissversagen bei verschiedenen Verbindungstypen aufzeigen, wurden untersucht und analysiert. Tragfähigkeiten aus standardmäßigen Gleichungen und IDEA StatiCa wurden mit den experimentell ermittelten Tragfähigkeiten und miteinander verglichen. Eine auf Monte-Carlo-Simulationen basierende Zuverlässigkeitsanalyse wurde anhand der Ergebnisse der Tragfähigkeitsvergleiche durchgeführt. Zusätzlich wurde die Empfindlichkeit der IDEA StatiCa-Tragfähigkeit gegenüber Netzparametern und der plastischen Dehnungsgrenze quantifiziert.
Die Ergebnisse zeigen, dass IDEA StatiCa in den meisten Fällen ein vergleichbares oder höheres Zuverlässigkeitsniveau als die standardmäßigen Tragfähigkeitsgleichungen bietet. Fälle, in denen dies nicht zutrifft, werden identifiziert, und Optionen für Modifikationen werden empfohlen.
Die Dokumentation des von IDEA StatiCa für den Grenzzustand des Zugrissversagens bereitgestellten Sicherheitsniveaus, die in dieser Arbeit vorgestellt wird, wird Vertrauen in den Gesamtansatz schaffen und die breitere Nutzung dieses hilfreichen Werkzeugs ermöglichen.