Fachwerkkonstruktionen aus direkt verschweißten Hohlprofilen unter vorwiegend ruhender Beanspruchung werden in vielen Bereichen des Stahlhochbaus und der Infrastruktur eingesetzt, z. B. bei Fußgängerbrücken sowie im Anlagen- oder Mobilkranbau. Hohlprofile stellen aufgrund ihrer richtungsunabhängigen Widerstands- und Steifigkeitswerten, ihrer geringen Knickgefährdung und des hohen Torsionswiderstands wirtschaftliche Profilformen dar. Die Verwendung hochfester Stähle ermöglicht bei hohen Tragfähigkeitsanforderungen und großen Spannweiten eine materialsparende Bauweise.

Die Bemessung von Anschlüssen aus hochfesten Hohlprofilen wird derzeit mit der Überarbeitung des Eurocodes 3, Teil 1-8 neu geregelt Aufgrund fehlender Untersuchungsergebnisse ist vorgesehen, den Sicherheitsanspruch durch konservative pauschale Abminderungsfaktoren zu erfüllen. Dadurch wird der wirtschaftliche Einsatz hochfester Stähle stark eingeschränkt.

Im Forschungsvorhaben HighTRUSS wurden zur Verbesserung dieser Situation umfangreiche fertigungstechnische, experimentelle und numerische Untersuchungen an T-, X- und K-Knoten aus Kreis- und Rechteckhohlprofilen in den hochfesten Stahlsorten S460NH, S620QH und S770QLH durchgeführt. An der Universität Stuttgart wurden hierbei aufwändige Großbauteilversuche an einem Fachwerkträger mit austauschbaren K-Knoten-Prüfkörpern unter statischer Belastung an der MPA Universität Stuttgart durchgeführt. Dadurch wurden die Grundlagen geschaffen für eine Bewertung der Versagensmechanismen, Tragfähigkeiten und normativen Bemessungsmodelle.

Diese Erkenntnisse dienen auch als Grundlagen für die Formulierung eines Nationalen Anhangs zur zukünftigen deutschen Ausgabe zu EN 1993-1-8, der notwendige Einschränkungen bestätigen, aber auch Erleichterungen schaffen kann. Dabei wurden folgende Ziele verfolgt:

• Angabe von Abminderungsfaktoren bei der Ermittlung der Tragfähigkeit von Knoten aus hochfesten Stahlhohlprofilen
• Beurteilung der Notwenigkeit der Berücksichtigung einer reduzierten Festigkeit
• Empfehlungen zur Berücksichtigung sekundärer Biegemomente

Durch das Forschungsvorhaben wurden die Bemessungsregeln für Hohlprofilknoten mit T-, X- und K-Form in Bezug auf die einzelnen Versagensmodi und eine Anpassung der Abminderungsfaktoren für hochfeste Stähle überprüft. Es wurden Empfehlungen entwickelt, die auch als Basis für eine normative Regelung im Bauwesen dienen und so zu einer genaueren, zuverlässigeren und wirtschaftlicheren Bemessung geschweißter Hohlprofilknoten aus hochfesten Stählen beitragen. Dadurch werden ökonomische sowie ökologische Vorteile, etwa durch Kosten- und Energieeinsparung bei geringem Materialaufwand, für die KMU orientierte Stahlbaubranche und die qualitätsorientierte Stahlindustrie erschlossen.

• Kuhlmann, U.; von Arnim, M.; Gölz, L.; Hofmann, G.; Knecht, W.; Mönch, S.; Pourostad, V.; Stempniewski, L. (2024) Steel and composite bridges – Enabling sustainable solutions. Steel Construction, Vol. 17, Issue 1, pp. 1-10. https://doi.org/10.1002/stco.202300035
• Münch, A.; Weidner, P.; Ummenhofer, T. (2023) Experimental and numerical investigations on welded high-strength hollow section joints, Tubular Structures 18: proceedings of the 18th in-ternational symposium on tubular structures, Beijing, China, October 17-20, 2023
• Kuhlmann, U.; Knecht, W.; von Arnim, M.; Gölz, L. (2024) Design of high-strength and ultra-high strength steels in the frame of Eurocode 3. Australasian Structural Engineering Conference (ASEC). ISBN 978-1-925627-76-3.