Dünnwandige Stahlbauteile

IDEA StatiCa Connection für die Bemessung von Verbindungen dünnwandiger Bauteile sollte nur erfahrenen Ingenieuren überlassen werden. Eine Knickanalyse ist unbedingt erforderlich, und jede Eigenform muss sorgfältig analysiert werden.

Die Software IDEA StatiCa Connection ist für die Bewertung von Verbindungen warmgewalzter Bauteile vorgesehen, die nicht wesentlich durch Beulen beeinflusst werden. Die geometrisch lineare und materiell nichtlineare Analyse wird aufgrund ihrer schnellen und stabilen Berechnung durchgeführt. Diese Analyse ist jedoch für den Stabilitätsverlust nicht ausreichend. Wenn Beulen ein Problem darstellen kann, hilft eine lineare Beulanalyse dabei, gefährliche Bereiche zu erkennen und einen Faktor für den Eulerschen Verzweigungspunkt zu liefern, aber dies ist für dünnwandige Bauteile immer noch nicht ausreichend. Für dünnwandige Bauteile ist nur die geometrisch nichtlineare Analyse mit Imperfektionen geeignet.

Wenn der Anwender dennoch beschließt, die Software IDEA StatiCa Connection zur Überprüfung von Verbindungen dünnwandiger Bauteile zu verwenden, sollte er:

• Eine lineare Beulanalyse durchführen und jede Beulform sorgfältig auswerten; die ersten 5 dargestellten Beulformen sind möglicherweise nicht ausreichend (So erhöhen Sie die Anzahl der ausgewerteten Formen)
• Nicht auf die Plastizität der Stahlplatten vertrauen und stattdessen die von-Mises-Spannung auf die Streckgrenze oder sogar darunter begrenzen
• Beachten, dass lokales Beulen, das nicht berücksichtigt wird, die inneren Kräfte in den Komponenten anders umverteilen kann
• Beachten, dass die Steifigkeit der Komponenten aufgrund unterschiedlicher Versagensmodi oder deren Kombination abweichen kann.
• Beachten, dass die dargestellten Nachweise und konstruktiven Durchbildungen der Komponenten (z. B. Schrauben, Schweißnähte) den Richtlinien für Normalbauteile folgen. Die Nachweise für dünnwandige Bauteile können abweichen, und die bereitgestellten Nachweise sind dann nicht korrekt.

Die Bemessung von Verbindungen dünnwandiger Bauteile ist sehr fallspezifisch, und es kann keine allgemeine Richtlinie gegeben werden. IDEA StatiCa Connection wurde für diesen Anwendungsfall nicht validiert.

Komponentennachweise – EN

In EN 1993-1-1 werden dünnwandige Bauteile wie folgt definiert: „Querschnitte der Klasse 4 sind solche, bei denen lokales Beulen auftritt, bevor die Streckgrenze in einem oder mehreren Teilen des Querschnitts erreicht wird." Der Hauptteil des Eurocodes für Stahl ist auf Bauteile mit einer Materialdicke t ≥ 3 mm beschränkt. Kapitel 4 – Schweißverbindungen gilt nur für eine Materialdicke von t ≥ 4 mm. Daher gelten die von der Software bereitgestellten Komponentennachweise nicht für kaltgeformte Bauteile mit geringeren Wanddicken. Anwender sollten sich dessen bewusst sein und die Nachweise manuell durch geeignete Formeln aus EN 1993-1-3 ersetzen.

Die Analyse von Hohlprofilverbindungen sollte ebenfalls sorgfältig für Bauteile durchgeführt werden, die außerhalb des Gültigkeitsbereichs für Schweißverbindungen gemäß EN 1993-1-8 – Tabelle 7.1 liegen. Für solche Verbindungen gibt es keine Richtlinien, und die Softwareergebnisse wurden nicht validiert.

Komponentennachweise – AISC

In Kapitel A von AISC 360-16 gibt es einen Anwenderhinweis: „Für die Bemessung kaltgeformter Stahlbauteile werden die Bestimmungen der AISI North American Specification for the Design of Cold-Formed Steel Structural Members (AISI S100) empfohlen, mit Ausnahme von kaltgeformten Hohlprofilen (HSS), die gemäß dieser Norm bemessen werden." AISI S100 und AS/NZS 4600 liefern Formeln zur Bestimmung der Schub- und Zugtragfähigkeit der gängigsten Befestigungselementtypen zusammen mit ihrem Anwendungsbereich

Komponentennachweise – CISC

CSA S16-14 stellt in Kapitel 1 fest: „Anforderungen an Stahlkonstruktionen wie Brücken, Antennentürme, Offshore-Strukturen und kaltgeformte Stahlbauteile sind in anderen CSA-Gruppenstandards festgelegt."