Kurzfassung
Heutzutage versuchen Ingenieure und Architekten, Tragwerke so zu entwerfen, dass das Material optimal ausgenutzt wird, und die Konstruktionen architektonisch und ästhetisch attraktiv aussehen. Eine der Optimierungsmöglichkeiten zum Beispiel bei der Bemessung von Brücken besteht darin, die Höhe des Trägers zu variieren und sie an die einwirkenden Schnittgrößen anzupassen. In der Regel werden bei großen Spannweiten die Träger mit einer größeren Höhe im Stützenbereich und einer kleineren Höhe in der Feldmitte konstruiert. Demzufolge werden bei Brücken, aber auch anderen weitgespannten Systemen immer wieder gevoutete Träger mit nicht rechteckigen Beulfelder eingesetzt.
Die Anwendung der Methode der wirksamen Breite nach der bisherigen Norm DIN EN 1993-1-5: 2019 war auf Beulfelder mit einem Winkel kleiner als 10° beschränkt. Für größere Winkel enthält DIN EN 1993-1-5 keine klaren Regelungen. In Rahmen des europäischen Forschungsprojektes OUTBURST wurde das Beulverhalten der nicht rechteckigen Beulfelder unter Schub (V), Biegung (M) und die Interaktion von Schub und Biegung experimental
Im Rahmen des europäischen Forschungsprojektes OUTBURST wird das Beulverhalten von nicht-rechteckigen Platten experimentell und numerisch untersucht.
Die Versuche wurden an sechs geschweißten I-Träger durchgeführt. Die Versuche konzentrierten sich explizit auf die Interaktion von Biegung (M) und Schub (V) und auf den Winkel der Beulfelder unter der Interaktion von Biegemoment und Schub. Die Ergebnisse zeigen, dass mit abnehmendem Winkel die maximale Traglast zunimmt.
Für weitere numerische Untersuchungen wurden die Versuche zur Validierung des FE-Modells nachgerechnet. Die numerischen Modelle wurden dabei vereinfacht. Die Ergebnisse der numerischen Simulationen wurden mit den Ergebnissen der experimentellen Versuche validiert. Die numerischen Simulationen zeigen eine gute Übereinstimmung mit den Versuchsergebnissen. Anschließend wurde eine numerische Parameterstudie an ausgesteiften und nicht ausgesteiften Platten durchgeführt, um unterschiedliche mögliche Konfigurationen abzudecken.
Basierend auf experimentellen und numerischen Ergebnissen wird ein Bemessungsmodell vorgeschlagen. Die numerischen Daten im Vergleich zum Vorschlag wurden statistisch ausgewertet. Es wurde gezeigt, dass bei einem gevouteten Beulfeld mit geneigtem Druckflansch der Einfluss der Flanschneigung berücksichtigt werden kann. Die erzielten Ergebnisse mit Berücksichtigung der Flanschneigung zeigen wirtschaftlichere und sichere Ergebnisse.
Der Vorschlag ist mittlerweile in der zweiten Generation des Eurocodes prEN 1993-1-5 eingeflossen und darf auf nicht-rechteckige Beulfelder mit einem Winkel größer als 10° und kleiner als oder gleich 17,5° angewendet werden.
Beteiligte Forschungsstellen
Universität Stuttgart, Vahid Pourostad; Universität Ljubljana, Primož Može; GRID international consulting engineers sa, José Oliveira Pedro; MCE GmbH, Johannes Eitelberger; ABES wagner & partner zt- GmbH, Martin Pircher; ATKINS, Chris Hendy; Universität Coimbra, Luís Simões da Silva.
Projektförderung
RFCS – Spendengeber: MCE
Projektlaufzeit
01.07.2016 - 30.06.2019
