Stahlbau-Kalender 2021. Ulrike Kuhlmann
Flanschversagen des Gurtstabes (plastisches Versagen des Flansches) oder Plastizierung des Gurtstabes (plastisches Versagen des Gurtquerschnitts);
b) Seitenwandversagen des Gurtstabes (oder Stegblechversagen) durch Fließen, plastisches Stauchen oder Instabilität (Krüppeln oder Beulen der Seitenwand oder des Stegbleches) unterhalb der druckbeanspruchten Strebe;
c) Schubversagen des Gurtstabes;
d) Durchstanzen der Wandung eines Gurthohlprofils (Rissinitiierung führt zum Abriss der Strebe vom Gurtstab);
e) Versagen der Strebe durch eine verminderte effektive Breite (Risse in den Schweißnähten oder in den Streben);
f) Lokales Beulversagen der Streben oder der Hohlprofilgurtstäbe im Anschlusspunkt.
Anmerkung : Die Begriffe, die fett gedruckt sind, werden bei der Beschreibung der einzelnen Versagensformen in den Tabellen für die Tragfähigkeiten von Anschlüssen in 7.4 bis 7.7 verwendet.
(2) Bild 7.2 zeigt die Versagensformen (a) bis (f) von Anschlüssen von KHP-Streben an KHP-Gurtstäbe.
(3) Bild 7.3 zeigt die Versagensformen (a) bis (f) von Anschlüssen von RHP-Streben an RHP-Gurtstäbe.
(4) Bild 7.4 zeigt die Versagensformen (a) bis (f) von Anschlüssen von KHP- und RHP-Streben an Gurtstäbe mit I- oder H-Querschnitten.
Zu 7.2.1(2)
Die in den Abschnitten 7.4 bis 7.7 angegebenen Bemessungswerte der Strebentragfähigkeiten sind Ergebnis internationaler Forschungsarbeiten, die sich zu Beginn im Wesentlichen auf experimentelle Untersuchungen stützte und in der jüngeren Vergangenheit vermehrt durch numerische Untersuchungen ergänzt wurde. Die theoretischen Hintergründe und die mechanischen Modelle, auf denen die in den Abschnitten 7.4 bis 7.7 angegebenen Bestimmungsgleichungen für die Tragfähigkeit von geschweißten Hohlprofil-Anschlüssen basieren, sind von Puthli et al. zusammenfassend in [K31] dargestellt.
Die Berechnungsmodelle werden stetig weiterentwickelt und verfeinert. Da diese Entwickelungen nicht immer direkt in die Normung aufgenommen werden kann, sei an dieser Stelle parallel auf die Veröffentlichungen der CIDECT (z. B. [K28], [K49]) verwiesen, die in der Regel den aktuellen Stand der Technik wiedergeben.
Wer parallel mit der Norm und den CIDECT-Handbüchern arbeitet, muss dabei unter anderem berücksichtigen, dass in den CIDECT-Handbüchern der Gurtspannungseinfluss auf die Knotentragfähigkeit immer auf Grundlage der maximale Gurtdruckspannung σ0,Ed zu bestimmen ist und das σ0,Ed abweichend von DIN EN 1993-1-8, aber in Übereinstimmung mit allen weiteren internationalen Regelwerken zu Hohlprofilknoten, negativ definiert ist. Dies und weitere in der DIN EN 1993-1-8 enthaltene inkonsistente Reglungen sowie unpräzise bzw. missverständliche Formulierungen haben Wardenier und Puthli sehr ausführlich mit allen Hintergründen in [K50] dargestellt und Korrekturvorschläge für DIN EN 1993-1-8 ausgearbeitet. Auf die aus Sicht der Verfasser wichtigsten Korrekturvorschläge von Wardenier und Puthli wird an entsprechender Stelle hingewiesen.
Des Weiteren sei an dieser Stelle auch auf die umfassenden Erläuterungen zum Abschnitt 7 der DIN EN 1993-1-8 in [43] hingewiesen. Puthli und Ummenhofer erweitern und aktualisieren in [43] ihren Artikel aus dem Stahlbau-Kalender 2011 (vgl. [31]) und liefern neben Hintergrundinformationen auch Berechnungshilfsmittel, um die nach DIN EN 1993-1-8 geforderten Nachweise vollumfänglich führen zu können.
Zu 7.2.1(3)
Bei der Ermittlung der in der Anschlussfläche des Gurtstabes wirkenden Spannungen σ0,Ed bzw. σp,Ed sind – soweit vorhanden – auch aus der Tragwerksebene wirkende Biegemomente zu berücksichtigen, vgl. auch [K50].
Zu 7.2.2(1)
Die Versagensform „e) Versagen der Strebe“ ist in der Regel nur dann zu erwarten, wenn sich aufgrund von Steifigkeitssprüngen lokale Spannungskonzentrationen im Anschlussbereich bei der Strebe einstellen. Bei Konstruktionen aus Kreis-Hohlprofilen ist dies weniger kritisch, daher sind im Abschnitt 7.4 hierzu auch keine weiteren Angaben zur Strebentragfähigkeit zu finden. Anders bei Gurtstäben aus offenen Profilen oder Rechteck-Hohlprofilen, hier resultieren aus den hohen Steifigkeiten im Bereich der Stegbleche bzw. der Seitenwände lokale Spannungsspitzen, die zum Versagen der Streben führen können. In den Abschnitten 7.5 bis 7.7 werden daher von der Anschlussgeometrie abhängige wirksame Breiten eingeführt, mit denen die Strebentragfähigkeit ermittelt werden kann.
Bild 7.2. Versagensformen von Anschlüssen mit KHP-Bauteilen
(5) Obwohl im Allgemeinen die Tragfähigkeit von Anschlüssen mit korrekt ausgeführten Schweißnähten bei Zugbeanspruchung größer ist als bei Druckbeanspruchung, wird die Tragfähigkeit eines Anschlusses auf der Grundlage der Strebenbeanspruchbarkeit auf Druck bestimmt, um möglicherweise auftretende größere örtliche Verformungen oder eine Abminderung der Rotations- oder Deformationskapazität zu vermeiden.
7.3 Schweißnähte
7.3.1 Tragfähigkeit
(1)P Die Schweißnähte, welche die Streben mit den Gurtstäben verbinden, müssen so bemessen werden, dass sie ausreichende Tragfähigkeit bei nichtlinearen Spannungsverteilungen und ausreichendes Deformationsvermögen für die Umlagerung von Biegemomenten aufweisen.
Bild 7.3. Versagensformen von Anschlüssen mit RHP-Bauteilen
Bild 7.4. Versagensformen von Anschlüssen von KHP- und RHP-Streben an Gurtstäbe mit I- oder H-Querschnitten
(2) In geschweißten Anschlüssen von Hohlprofilen sind die Schweißnähte in der Regel über den ganzen Umfang des Hohlprofilquerschnitts als durchgeschweißte Stumpfnähte, Kehlnähte oder als Kombinationen von beiden auszuführen. Jedoch braucht in Anschlüssen mit teilweiser Überlappung der nicht sichtbare Bereich der Verbindung nicht verschweißt zu werden, wenn die Längskräfte in den Streben derart ausgewogen sind, dass ihre Kraftkomponenten rechtwinklig zur Gurtstabachse um nicht mehr als 20 % differieren.
(3) Typische Schweißnahtdetails sind in der Bezugsnormengruppe 7 in 1.2.7 dargestellt.
(4) Die Tragfähigkeit der Schweißnaht je Längeneinheit am Umfang einer Strebe sollte normalerweise nicht kleiner als die Zugtragfähigkeit des Bauteilquerschnitts je Längeneinheit am Umfang sein.
(5) Die erforderliche Schweißnahtdicke ist in der Regel nach Abschnitt 4 zu bestimmen.