Beschreibung
P 715 – Überprüfung und Korrektur der Abminderungsbeiwerte nach Eurocode 3 für Hohlprofilverbindungen aus Werkstoffen mit Streckgrenzen zwischen 355 MPa und 690 Mpa
Die Bemessung von Hohlprofilverbindungen aus hochfesten Feinkornbaustahlen nach DIN EN 1993-1-8 erfolgt wie bei den normalfesten allgemeinen Baustahlen mit einer Streckgrenze von maximal 355 MPa und zusätzlicher Berücksichtigung eines Abminderungsfaktors. Für Baustahle mit einer Streckgrenze 355 < fy < 460 MPa sind die Bemessungswerte der erbindungstragfähigkeit mit α = 0,9 und für Baustahle mit einer Streckgrenze 460 < fy < 700 MPa mit α = 0,8 abzumindern.
Im Rahmen dieses Forschungsprojekts wurden diese Abminderungsfaktoren überprüft und untersucht, welchen Einfluss die geometrischen Parameter 2γ (Gurtschlankheit), τ (Wanddickenverhältnis) und β (Breitenverhältnis) auf die Abminderung haben. Die experimentellen Untersuchungen erfolgten an XKnoten aus Hohlprofilen mit kreisförmigem Querschnitt (KHP) aus Feinkornbaustahlen S460 und S690. Die Proben wurden sowohl durch Zug und Druck als auch durch Biegung in der Verbindungsebene (IPB) beansprucht.
Die Untersuchung der geometrischen Einflüsse auf den Abminderungsbeiwert erfolgte mittels FEAnalysen. Dabei wurde auf die beiden Versagensmodi Gurtplastizieren und Durchstanzen eingegangen. Die Ermittlung der Knotentragfähigkeiten fur Gurtplastizieren erfolgte anhand des 3%-Verformungskriteriums. Für den Versagensfall Durchstanzen wurde ein eigenes numerisches Modell entwickelt, mit dessen Hilfe die Rissbildung im Gurtquerschnitt simuliert werden kann. Für die Bestimmung der Eingabeparameter dieses Modells, z.B. zur Berücksichtigung der Mehrachsigkeit der Spannung, sind allerdings aufwendige experimentelle Untersuchungen notwendig, die aber im Rahmen dieses Projektes nicht durchgeführt werden konnten. Für den Versagensfall Durchstanzen konnte daher keine Überprüfung der Abminderungsfaktoren erfolgen. Die bisherigen Ergebnisse der experimentellen Untersuchungen deuten an, dass eventuell auf Verbindungsnachweise verzichtet werden kann, wenn die Gurtschlankheit und das Wanddickenverhältnis bestimmte Grenzwerte nicht übersteigen. Der Nachweis der Verbindung wäre dann bereits in den Nachweisen der DIN EN 1993-1-1 enthalten. Die für die Anwendung der EN 1993-1-8 zur Zeit bestehende untere Grenze für die Gurtschlankheit (d0/t0 ≥ 10) konnte dann ebenfalls entfallen. Hierzu sind aber weitere Untersuchungen erforderlich. Da auf Grund der geringen Anzahl an Versuchsdaten die statistischen Auswertungen lediglich eine geringe Aussagekraft besitzen, kann mit den gewonnen Ergebnissen derzeit noch keine endgültige Empfehlung für eine Änderung der Beiwerte ausgesprochen werden.
Es wurde aber bestätigt, dass bei allen untersuchten Querschnitten der Querschnittsklassen 1 und 2 die Abminderungsbeiwerte nach DIN EN 1993-1-8 sowie nach DIN EN 1993-1-12 stets auf der sicheren Seite liegen.
Das Forschungsvorhaben wurde von der Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und vom Labor für Stahl- und Leichtmetallbau der Hochschule München, Fakultät Bauingenieurwesen mit fachlicher Begleitung und mit finanzieller Förderung durch die Forschungsvereinigung Stahlanwendung e. V., Düsseldorf, aus Mitteln der Stiftung Stahlanwendungsforschung, Essen, durchgeführt.
Autoren:
R. Puthli, S. Herion, O. Fleischer, Ö. Bucak, I. Engelhardt, A. Fischl
Veröffentlichung:
2014
