Kurzfassung
Fachwerke aus Hohlprofilen zählen zu den am häufigsten im Stahlhochbau ausgeführten Konstruktionen. Der Einsatz hochfester Stähle ermöglicht Bauweisen mit geringerem Materialeinsatz und hohen Tragfähigkeiten. Zur Ausnutzung dieses Verbesserungspotentials mit Blick auf Wettbewerbsfähigkeit und Ressourceneffizienz erfordert es effiziente Bemessungsregeln.
Die Bemessungsregeln für Anschlüsse mit Hohlprofilen wurden durch Versuche an normalfeste Stähle semi-empirisch validiert. Diese Regeln gehen von der Annahme aus, dass lokale Spannungsspitzen als Folge ungleichförmiger Steifigkeitsverteilung im Knoten durch plastische Lastumlagerung abgebaut werden und somit rechnerisch unberücksichtigt bleiben können. Es stellt sich die Frage, ob die lokalen Spannungsspitzen bei hochfesten Stählen berücksichtigt werden müssen, da deren hohe Streckgrenze und eingeschränkte Duktilität nur ein begrenztes Plastizieren zulassen.
Für K-Knoten soll die Zuverlässigkeit der existierenden Abminderungsfaktoren durch experimentelle und numerische Untersuchungen ermittelt werden. Zur Erreichung dieses Ziels sollen großmaßstäbliche Knotenversuche durchgeführt werden und innovative schädigungsmechanische Modelle zum Einsatz kommen, die es erlauben, das Werkstoffversagen numerisch abzubilden.
Durch das Forschungsvorhaben sollen Bemessungsregeln für Hohlprofilknoten mit K-Form hergeleitet werden, die Bezug auf die einzelnen Versagensmodi nehmen ggf. mit einer Anpassung der Abminderungsfaktoren für hochfeste Stähle. Es sollen Empfehlungen für die Praxis entwickelt werden, die als Basis für eine normative Regelung im Bauwesen dienen und eine effiziente Bemessung geschweißter Hohlprofilknoten mit K-Form aus hochfesten Stählen ermöglichen. Dadurch werden ökonomische sowie ökologische Vorteile, etwa durch Kosten- und Energieeinsparung bei geringem Materialaufwand, für die KMU orientierte Stahlbaubranche und die qualitätsorientierte Stahlindustrie erschlossen.
Beteiligte Forschungsstellen
Universität Stuttgart
Institut für Konstruktion und Entwurf
Prof. Dr.-Ing. Ulrike Kuhlmann, Wigand Knecht
RWTH Aachen University
Lehrstuhl für Stahl- und Leichtmetallbau
Prof. Dr.-Ing. Markus Feldmann
Projektförderung
FOSTA e.V. / AIF
Projektstart
01.10.2020