Übersicht zu den Nachweisverfahren
2.1.2
Schubbeulen
Schlanke Beulfelder bzw. schlanke Bleche zeigen einen hohen Widerstand gegenüber Beulversagen für den Fall, dass sich im Nachbeulbereich Zugmembranspannungen ausbilden können. Dies ist auf Spannungsumlagerungen zurückzuführen, sobald es zum Ausbeulen des Bleches kommt. Werden die einwirkenden Normalspannungen σ und Schubspannungen τ in die Hauptspannungsrichtungen transformiert, so entsprechen diese den Hauptnormalspannungen. Darin steht σ 1 für die Hauptzugspannung und σ 2 für die Hauptdruckspannung, wobei diese beiden Spannungen denselben Wert aufweisen und zueinander um 45° geneigt sind. Dies gilt für den Fall, dass das Lastniveau sich noch unter der Verzweigungslast des Bauteils befindet. Wird nun die Last gesteigert und die Verzweigungslast des Systems erreicht, kommt es zum Ausbeulen des Bleches und zu den erwähnten Spannungsumlagerungen. Es bildet sich ein „Zugfeld“ aus. In der Regel erhöht sich die Hauptzugspannung σ 1, es wird aber keine wesentliche Erhöhung der Hauptdruckspannung σ 2 beobachtet. Die wesentlichen Regeln zur Bestimmung des Bauteilwiderstandes gegenüber Schubbeanspruchung werden in diesem Abschnitt näher erläutert und sind allgemein im Abschnitt 5 der EN 1993-1-5 geregelt. Um diesen Abschnitt anwenden zu dürfen, müssen die folgenden Kriterien eingehalten werden: – Die Beulfelder sind näherungsweise rechteckig und für den Winkel α in Bild 2 gilt ≤ 10°. – Steifen, falls vorhanden, sind nur in Längs- bzw. Querrichtung angeordnet. – Alle Löcher oder Ausschnitte sind klein gegenüber den restlichen Bauteilabmessungen. – Die Bauteile sind gleichförmig bzw. weisen einen gleichförmigen Querschnitt auf. Das Schubbeulen muss berücksichtigt werden, falls das Grenzverhältnis von Plattenhöhe h w zu Blechstärke t die folgenden Grenzwerte überschreitet: – für nicht ausgesteifte Blechfelder gilt:
ε hw __ > 72 __
– für ausgesteifte Blechfelder gilt:
ε __ hw __ > 31 __ √k τ t η
t
Abschnitt 5.1 (1)
Abschnitt 5.1 (2)
η
Darin wird k τ als Schubbeulkoeffizient bezeichnet und abhängig von der verwendeten ___________
Stahlgüte gilt ε = √ 235 ∕ f y [MPa] . Werden die oben angeführten Grenzwerte überschritten, ist ein Schubbeulnachweis zu führen und es sind Quersteifen an den Lagern vorzusehen.
2.1.2.1 Bemessungswert der Beanspruchbarkeit Der Widerstand nicht ausgesteifter und ausgesteifer Beulfelder gegenüber Schubbeulen V b,Rd setzt sich in der Regel aus dem Widerstand des Stegs V bw,Rd und dem Widerstand der Flansche V bf,Rd, falls vorhanden, zusammen. η ⋅ f yw ⋅ h w ⋅ t __ V b,Rd = V bw,Rd + V bf,Rd ≤ ________ √3 ⋅ γ M1
Gl. (5.1)
2.1.2.2 Beitrag des Stegs Der Beitrag des Stegs ergibt sich zu χ w ⋅ f yw ⋅ h w ⋅ t __ V bw,Rd = _________ √3 ⋅ γ M1 Darin ist χ w der Abminderungsfaktor gegen Schubbeulen (s. auch Bild 8). Dieser beinhaltet die Effekte aus der Zugfeldwirkung des Beulfeldes nach Überschreiten der Verzweigungslast des Systems. Die Biegesteifigkeiten der Quersteifen an den Rändern des Beulfeldes, an denen das Zugfeld sozusagen verankert ist, beeinflussen das Nachbeulverhalten. Deshalb ist der Abminderungsfaktor gegenüber Schubbeulen abhängig von der Steifigkeit dieser Quersteifen. Es wird zwischen starren und verformbaren Steifen unterschieden (s. Tabelle 3).
Gl. (5.2) Abschnitt 5.3 (1)
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