Stahlbau-Kalender 2022. Ulrike Kuhlmann
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(3) Falls VEd die Hälfte von Vpl,Rd überschreitet, ist in der Regel die Tragfähigkeit des Querschnittes für Biegung und Normalkraft mit einer abgeminderten Streckgrenze:
Zu 6.2.9.3(2) und Gleichung (6.44)
Für Querschnitte der Klasse 4 wird die wirksame Querschnittsfläche nach EN 1993-1-5, Abschnitt 4.3 in der Regel unter der Annahme einer reinen Druckkraft ermittelt. Das heißt, bei einem symmetrischen Querschnitt kommt es nicht zu einer Hauptachsenverschiebung. Nur bei unsymmetrischen Querschnitten kann man unter Annahme von konstanter Druckspannung im Querschnitt einen Versatz der Schwerachse eN ermitteln. Da man davon ausgeht, dass die Druckkraft aber im Schwerpunkt des Bruttoquerschnitts verbleibt, entsteht infolgedessen am reduzierten Querschnitt Aeff ein Versatzmoment, vgl. auch Gleichung (6.4). Die Bezeichnungen eNy für einen Versatz in z-Richtung und eNz für einen Versatz in y-Richtung in Gleichung (6.44) sind leider nicht ganz logisch gewählt. Für die Ermittlung der wirksamen Widerstandsmomente werden die reduzierten Querschnitte nach EN 1993-1-5, Abschnitt 4.3 infolge reiner Biegung durch My oder Mz zugrunde gelegt. Gl. (6.44) ist gegebenenfalls um Anteile aus Wölbkrafttorsion zu erweitern
Als Querschnittsnachweis darf hier, obwohl es sich eigentlich um einen Beulnachweis handelt, für den Teilsicherheitsbeiwert γM0 verwendet werden, vgl. auch 6.1(1). Dies ist in Übereinstimmung mit EN 1993-1-5. Allerdings legt der Nationale Anhang für EN 1993-2 Stahlbrücken bezüglich der Behandlung von beulgefährdeten Querschnitten der Klasse 4 fest, dass bei Anwendung von γM0 in DIN EN 1993-1-5 ein Wert von 1,1 anzusetzen ist. Dies gilt dann sinngemäß auch für die Anwendung von Gleichung (6.44) für Stahlbrücken und wäre ggf. auf schlanke Querschnitte anderer Anwendungsbereiche wie zum Beispiel bei Kranbahnen zu übertragen.
Zu 6.2.10 und Anmerkung
Bei einer Querkraftausnutzung von über 50 % Vpl,Rd ist zu beachten, dass ein Einfluss auf die Momenten- und Normalkrafttragfähigkeit durch eine Reduktion der Streckgrenze für die wirksamen Schubflächen (Asteg z. B.) oder gemäß Anmerkung eine Reduktion der Blechdicke der für die Querkraft maßgebenden Querschnittsteile wie dem Steg zu berücksichtigen ist. Der „Restquerschnitt“ steht dann zur Aufnahme der Biegung und Normalkraft zur Verfügung. So ist mithin ebenfalls bei der Berechnung der Momententragfähigkeit für I- und H-Querschnitte nach 6.2.9.1(5) für die Ermittlung des Faktors a in Gl. (6.36) bis (6.38) die reduzierte Querschnittsfläche Ared statt der Bruttofläche A anzusetzen. Dies führt im konkreten Fall zu:
6.3 Stabilitätsnachweise für Bauteile
6.3.1 Gleichförmige Bauteile mit planmäßig zentrischem Druck
6.3.1.1 Biegeknicken
(1) Für planmäßig zentrisch belastete Druckstäbe ist in der Regel folgender Nachweis gegen Biegeknicken zu führen:
Dabei ist
N Ed | der Bemessungswert der einwirkenden Druckkraft; |
N b,Rd | der Bemessungswert der Biegeknickbeanspruchbarkeit von druckbeanspruchten Bauteilen |
NCI DIN EN 1993-1-1/NA
zu 6.3.1.1(1)
Für den Nachweis des Biegeknickens darf Gleichung (6.46) auch bei Stäben mit veränderlichen Querschnitten und/oder veränderlichen Normalkräften NEd angewendet werden. Der Nachweis ist für alle maßgebenden Querschnitte mit den jeweils zugehörigen Querschnittswerten und der zugehörigen Normalkraft Ncr an der betreffenden Stelle zu führen.
(2) Bei unsymmetrischen Querschnitten der Klasse 4 ist in der Regel das Zusatzmoment ΔMEd infolge der verschobenen Hauptachse des wirksamen Querschnitts, siehe auch 6.2.2.5(4) zu berücksichtigen. Dieses Zusatzmoment macht einen Interaktionsnachweis erforderlich, siehe 6.3.3 oder 6.3.4.
(3) Der Bemessungswert der Beanspruchbarkeit auf Biegeknicken von Druckstäben ist in der Regel wie folgt anzunehmen:
(6.47)
(6.48)
wobei χ den Abminderungsfaktor für die maßgebende Biegeknickrichtung darstellt.
Anmerkung: Bei Bauteilen mit veränderlichem Querschnitt oder ungleichmäßiger Druckbelastung kann eine Berechnung nach Theorie 2. Ordnung nach 5.3.4(2) erfolgen. Bei Biegeknicken aus der Ebene siehe 6.3.4.
(4) Bei der Berechnung von A und Aeff können Löcher für Verbindungsmittel an den Stützenenden vernachlässigt werden.
Tabelle 6.1. Imperfektionsbeiwerte der Knicklinien
Knicklinie | a0 | a | b | c | d |
Imperfektionsbeiwert α | 0,13 | 0,21 | 0,34 | 0,49 | 0,76 |
6.3.1.2 Knicklinien
(1) Für planmäßig zentrisch belastete Druckstäbe ist der Wert χ mit dem Schlankheitsgrad
(6.49)