M. Mensinger/H. Möller · Einfluss von Querkraftanschlüssen auf das Biegedrillknicken von Einfeldträgern –Teil 1: Wissenschaftlicher Hintergrund
Bild 9. IPE 200 – Vergleich von kD für verschiedene Geometrien Fig. 9. IPE 200 – Comparison of kD for different geometries
Bild 10. Verlauf der Torsionsfedersteifigkeit kD aufgetragen über der Fahnenblechdicke tFB am Beispiel eines IPE 400 Fig. 10. Progression of the torsional spring stiffness kD over the fin-plate thickness tFB using the example of a IPE 400
blechs und Hinzufügen einer zweiten Schraubenspalte keine nennenswerte Erhöhung der Torsionsfedersteifigkeit kD, vgl. V1a-1a (kD = 18 kNm/rad) und V1a-4c (kD = 19 kNm/rad) in Bild 9. Die Momenten-Verdrehungsbeziehung dieser beiden FE-Versuche ver-
läuft nahezu deckungsgleich. Einen weitaus größeren Steifigkeitsgewinn erhält man durch die Erhöhung der Fahnenblechdicke von 10 mm (V1a-1a) auf 15 mm (V1a-1e), die eine Erhöhung der Torsionsfeder kD von 18 kNm/rad auf 37 kNm/rad bewirkt. Bei An-
schlusstyp B – kurzes Fahnenblech mit Ausklinkung – wirkt sich eine zweite Schraubenspalte und damit eine Verlängerung des Fahnenblechs deutlich stärker aus (vgl. Bild 9, V5-2b und V5-8). Der Steifigkeitsgewinn ist jedoch stark von der vorliegenden Ausklinkung abhängig. Eine Erhöhung der Fahnenblechdicke hat dagegen bei einem ausgeklinkten Träger (Typ B) einen deutlich geringeren positiven Effekt als bei einem langen Fahnenblech ohne Ausklinkung (Typ A) (vgl. Bild 10). Hier macht sich die Ausklinkung bemerkbar, die die Weichheit des Anschlusses maßgeblich beeinflusst. Dies gilt analog für Anschlusstyp C, Doppelwinkelanschluss mit Ausklinkung. Für alle Anschlusstypen nimmt die Torsionsfedersteifigkeit kD jedoch erwartungsgemäß mit zunehmender Fahnenblech- bzw. Winkeldicke ebenfalls zu. Bild 10 zeigt außerdem deutlich den Einfluss der Fahnenblechhöhe. Je höher diese ist, desto größer wird die Torsionsfedersteifigkeit kD. Des Weiteren ist der Einfluss der Fahnenblechlänge erkennbar. Bild 11 verdeutlicht diesen Einfluss. Dargestellt wird der Verlauf von kD über der Fahnenblechdicke für verschiedene Anschlussexzentrizitäten ex. Wie zu erwarten hat die Exzentrizität und damit die Länge des Fahnenblechs einen entscheidenden Einfluss auf kD. Je länger das Fahnenblech ist, desto weicher wird der Anschluss und desto kleiner wird die Torsionsfedersteifigkeit kD. Da die Länge jedoch in der Regel durch die Breite des Hauptträgers und evtl. weiterer Randbedingungen im Anschlussbereich vorgegeben ist, ist die Umsetzung des Wissens um den Einfluss der Fahnenblechlänge in der Praxis stark eingeschränkt. Es empfiehlt sich, eine möglichst geringe Anschlussexzentrizität zu wählen. Bei langen Fahnenblechanschlüssen (sowohl Anschlusstyp A als auch D) sollte die freie Länge des Fahnenblechs bis zum Nebenträgersteg so kurz wie möglich gehalten werden, bei ausgeklinkten Trägern ist die Ausklinkung so klein wie möglich zu wählen. Den Grenzfall der Exzentrizität stellt der Anschlusstyp E dar (Stützenanschluss mit kurzem Fahnenblech ohne Ausklinkung, durchgezogene Linie mit ex = 60 mm in Bild 11). Dabei wurde ein praxisüblicher Spalt von 10 mm berücksichtigt. Alle Schlussfolgerungen von An-
Stahlbau 83 (2014), Heft 1
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