M. Mensinger/H. Möller · Einfluss von Querkraftanschlüssen auf das Biegedrillknicken von Einfeldträgern –Teil 1: Wissenschaftlicher Hintergrund
beim Vergleich mit Literaturergebnissen ein Anschluss mit Teilstirnplatte bei Betrachtung von Mcr schlechter abschneidet als ein Fahnenblech- oder Doppelwinkelanschluss bzw. die Stirnplatte über die gesamte Höhe in etwa gleiche Ergebnisse erzielt wie ein Fahnenblech- oder Doppelwinkelanschluss (s. 2. Teil der Veröffentlichung [7]). Die Torsionsfedersteifikgiet kD kann nicht losgelöst vom angeschlossenen Nebenträgerprofil ermittelt werden, wie ein Blick auf die Ergebnisse in Bild 15 schnell deutlich werden lässt, da eine gegenseitige Beeinflussung von Trägerprofil und Fahnenblech auftritt – durch Stabilisierung im Überlappungsbereich, das Verformungsverhalten des Stegs aufgrund seiner Dicke und den Einfluss der Steifigkeit des Flansches aufgrund der unterschiedlichen Breite und Dicke. Die Wahl der Profilreihe hat aufgrund des unterschiedlichen IT sowie der Stegdicke und Flanschabmessungen einen Einfluss auf kD. Neben der grö-
ßeren Stegdicke bei HEAs oder HEBs gegenüber IPEs wirkt sich bei gleicher Fahnenblechhöhe auch die Tatsache aus, dass der Flansch und der Walzradius bei den Breitflanschprofilen deutlich dicker und breiter ist als bei der IPE-Reihe und damit die freie Steghöhe hi bei gleicher Profilhöhe kleiner ist. Dies wirkt sich ebenfalls positiv auf kD aus, da der nicht vom Fahnenblech gestützte Bereich des Stegs abnimmt. Generell muss man bedenken, dass ein direkter Vergleich der Profilreihen immer mit Kompromissen verbunden ist, da die Anschlussabmessungen nicht exakt übereinstimmen (vgl. Bild 15). Entscheidend ist aber vor allem, dass der Vergleich allein auf Basis der Torsionsfeder kD nicht ausreichend ist für die Beurteilung des Stabilitätsverhaltens eines Nebenträgers mit Fahnenblech- oder Doppelwinkelanschluss. Neben der Anschlusssteifigkeit wirkt sich auch der Unterschied in den Querschnittswerten Iz, IT und Iω, der
zwischen den Profilreihen besteht, auf Mcr aus. In Bild 16 wird das Verhältnis des idealen Biegedrillknickmoments mit Fahnenblechanschluss zu dem eines gabelgelagerten Einfeldträgers Mcr,FB/Mcr,Gabel über der Schlankheit LStütz/hNT aufgetragen. Verglichen werden ein IPE 400 und ein HEA 400 mit gleichem Höhenverhältnis hFB/ hNT = 0,75. Im Schlankheitsbereich LStütz/hNT zwischen 5 und 40 liegt das Profil IPE 400 mit Fahnenblechanschluss stets deutlich näher am gabelgelagerten Einfeldträger als der HEA 400 mit Fahnenblechanschluss, obwohl die Torsionsfeder kD des HEA 400 ca. 45 % größer ist als die des IPE 400 (vgl. Bild 15). Gleiches lässt sich für Profile der HEB-Reihe beobachten, die bei Betrachtung von Mcr,FB noch schlechter abschneiden als HEA-Profile. Diese Erkenntnisse lassen sich auch auf ausgeklinkte Anschlüsse übertragen. Der direkte Vergleich ist jedoch auch hier schwierig und mit Kompromissen verbunden, da sich aufgrund der größeren Flanschdicken und des größeren Walzradius bei einem HEA oder HEB grundsätzlich kleinere Fahnenblechhöhen ergeben als bei einem IPE gleicher Nennhöhe und Ausklinkung.
4 Zusammenfassung
Bild 15. Vergleich der Torsionsfedersteifigkeit kD eines IPE 400 mit einem HEA 400 Fig. 15. Comparison of the torsional spring stiffness kD of an IPE 400 with a HEA 400
Auch wenn die Torsionsfeder kD für einen HEA zum Teil deutlich größer ist als für einen vergleichbaren IPE, liegt das ideale Biegedrillknickmoment Mcr des HEA oder HEB mit Fahnenblechanschluss im Verhältnis zum gabelgelagerten Einfeldträger immer deutlich unter dem des IPE. Dies gilt für alle betrachteten Anschlusstypen gemäß Bild 7. Die zuvor beschriebenen allgemeinen Zusammenhänge und Einflüsse der verschiedenen Parameter gelten auch für Profile der HEA- oder HEB-Reihe.
Hinweise
Bild 16. Vergleich IPE 400 mit HEA 400 anhand des Verhältnisses Mcr,FB/Mcr,Gabel Fig. 16. Comparison of IPE 400 with HEA 400 on the basis of the ratio Mcr,FB/ Mcr,Gabel
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Die Fortsetzung und der Schluss (Teil 2: Aufbereitung für die Praxis) erscheinen in [7]. Das IGF-Vorhaben 16872 N / 1 der Forschungsvereinigung Deutscher Ausschuss für Stahlbau e.V. – DASt, Sohnstraße 65, 40237 Düsseldorf wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und
Stahlbau 83 (2014), Heft 1
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