H. Pasternak, A. Marosi
Tragverhalten von Hallen mit Flanschstreben
Bauforschung, Band T 3206
2009, 71 S., 69 Abb., 26 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

In der Studie werden drei Modelle von Stahlrahmen mit unterschiedlicher Spannweite (18-56 m) entwickelt, um das Biegedrillknicken bei Flanschstreben mit Finiten Elementen zu simulieren. Die Modelle umfassen lmperfektionen sowie geometrische und physikalische Nichtlinearität. Der Weg der Modellierung machte Änderung der Rahmendetails möglich, so dass mehr Parameter untersucht werden konnten. Analysiert werden: - die Schwachstelle "nachgiebige" Drehlagerung, - die Möglichkeit der konstruktiven Umsetzung "unendlicher" Drehsteifigkeit an den Lagerpunkten, - Abgrenzung des "normgerechten" Zustandes, - Hinweise zur rechnerischen Abbildung nachgiebiger Drehlagerungen, - die Notwendigkeit eines weiteren Forschungsbedarfes. Zunächst wird das numerische Modell der Struktur vorgestellt. Dazu werden zwei unterschiedliche Modelle analysiert: ein vereinfachtes Federmodell und ein Model mit Pfetten. Es stellte sich heraus, dass manche Imperfektionen vernachlässigbar waren, während andere entscheidend sind. Um akkurate Ergebnisse zu erhalten, wurde die Elementgröße (FE-Modellierung) variiert. Die durchgeführten Berechnungen zeigen, dass Flanschstreben In der Lage sind, Hallenrahmen auch bei ungünstigen Imperfektionen gegen seitliches Ausweichen zu sichern. Die Tragreserven sind allerdings teilweise außerordentlich gering.

J. Hegger, W. Roeser
Praxisgerechte Bewehrung von Rahmenknoten. Schlußbericht
1998, 276 S., Abb.,Tab.,Lit.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

In dem Forschungsvorhaben wurden theoretische und experimentelle Untersuchungen zum Tragverhalten von Rahmeninnenknoten unter antimetrischem Momentenverlauf durchgeführt. Die Ergebnisse: 1. Bei Rahmeninnenknoten kann die Schrägbewehrung nach DIN 1045: 1988 verzichtet werden, wenn die im Bericht angegebenen konstruktiven Regeln eingehalten werden. Dies führt sowohl bei der Bewehrungsführung als auch beim Betonieren zu erheblichen Erleichterungen. 2. Mit zunehmender Stützendruckkraft wird die Querpressung auf die Riegellängsbewehrung erhöht und damit das Verbundverhalten verbessert. 3. Nur bei ausreichender Verankerung darf die Bewehrung in der Betondruckzone rechnerisch als Druckbewehrung angesetzt werden. Bei schlanken Querschnitten ist daher in der Regel die Verankerungslänge im Knotenbereich nachzuweisen, um ein "Durchrutschen" der Bewehrung und damit eine erhöhte Beanspruchung der Biegedruckzone des gegenüberliegenden Knotenanschnitts auszuschließen. Eine notwendige Zulagebewehrung ergibt sich rechnerisch aus dem Nachweis der Verbundspannungen. 4. Eine Verbügelung des Knotenschubfeldes hat einen günstigen Einfluß auf das Verbundverhalten im Knotenbereich. Die Bügelbewehrung der Stütze sollte auch im Knotenbereich angeordnet werden. 5. Bei einem Verankerungsversagen im Knotenbereich kann es zu einem sekundären Betondruckstrebenversagen kommen. Mit steigender Betondruckfestigkeit wird die Druckstrebentragfähigkeit größer.

Simon Aicher, Jürgen Herr, Volker Bornschlegl
Entwicklung leistungsfähiger, geklebter Verbindungen für Rahmenecken und Stützenanschlüsse unter Verwendung hochfester Anschlußelemente
Bau- und Wohnforschung
1997, 170 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Stangen und Platten aus Stahl, die in das Brettschichtholz biegesteifer Rahmenecken und Stützenanschlüsse eingeklebt werden, nutzen die Bauteiltragfähigkeit deutlich besser aus als bei Verbindungen mit Keilzinkenvollstoß oder Dübelkreis. Lassen sich dazu noch die verstärkten Ecken und Anschlüsse demontieren, verschrauben oder verschweißen, sind wesentliche Kosteneinsparungen wegen des effektiveren Transports von Stielen und Riegeln zur Baustelle und wegen des insgesamt rationelleren Bauablaufs ein weiterer Vorteil. Zur Weiterentwicklung biegesteifer, leistungsfähiger Brettschichtholz-Verbindungen untersuchte man mit der Methode der finiten Elemente den Einfluss von Armierungsanordnungen auf den Spannungsverlauf im Eckbereich. Ein vereinfachter analytischer Berechnungsansatz ist erarbeitet worden, dessen Resultate mit denen der Finite-Elemente-Analysen gut übereinstimmen. Auszugsversuche mit axial beanspruchten, in das Brettschichtholz faserparallel eingeklebten Stahl-Gewindestangen dienten zur Abschätzung von Rahmentragfähigkeiten. Neben einem Kalibrierversuch mit einer keilgezinkten Ecke wurden vier gleich große, stahlverstärkte Rahmenecken unterschiedlicher Konstruktion bei negativem Biegemoment experimentell untersucht. Die Eckenspannweite des Rahmens betrug 6,5 m und der Öffnungswinkel der Rahmenschenkel 110 Grad. Das Brettschichtholz entsprach der Festigkeitsklasse BS 16h und hatte einen Querschnitt von 160 x 700 mm. Die Traglasten der verstärkten Rahmenecken erhöhten sich im Mittel auf das 1,55fache der Traglast der keilgezinkten Rahmenecken

G. Sedlacek, K. Weynand
Untersuchungen zur Festlegung sicherer Regeln für die Bemessung von Tragwerken mit verformbaren Anschlüssen. Abschlußbericht
1995, 200 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Bedingt durch die klassischen Annahmen beim Berechnen von Rahmentragwerken, nach denen die Anschlüsse entweder "gelenkig" oder "biegesteif" sind, ergeben sich teilweise konservative Schnittgrößenverteilungen im Gesamtsystem, was zu ungünstigeren Bauteilquerschnitten, d.h. zu einem größeren Konstruktionsgewicht und damit zu höheren Kosten führen kann. Viele experimentelle Untersuchungen haben gezeigt, daß sich das tatsächliche Verhalten von Anschlüssen nicht immer als ideal "gelenkig" bzw. "starr und volltragfähig" (=biegesteif) einstufen läßt. Viele Anschlüsse, insbesondere wenn sie nach ökonomischen Gesichtspunkten konstruiert sind (z.B. steifenlos), sind tatsächlich als "nachgiebig" (d.h. als "verformbar" oder/und "teiltragfähig") zu bezeichnen und diese Eigenschaften müssen dann bei der Tragwerksberechnung berücksichtigt werden. Im Hinblick auf eine optimale Ausnutzung des tatsächlichen Tragverhaltens von Anschlüssen waren umfangreiche Untersuchungen notwendig, um dem in der Praxis tätigen Ingenieur einfache aber auch technisch optimierte, d.h. einerseits wirtschaftliche und andererseits sichere Bemessungsregeln und -werkzeuge zur Verfügung stellen zu können. Diese Untersuchungen und die Ergebnisse sind im Bericht beschrieben. Das Ergebnis ist eine vollständig überarbeitet Fassung des Anhang J des EC 3, die im Rahmen dieses Forschungsprojektes erarbeitet und bereits von den relevanten internationalen Fach- und Normengremien akzeptiert wurde.

Gert König, Thomas Schmidt
Untersuchungen zum Tragverhalten ausgefachter Stahlbetonrahmen mit Mauerwerk unter zyklischer Belastung. 2.Abschlußbericht
1992, 152 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Ausfachungen aus Mauerwerk haben einen signifikanten Einfluß auf das Trag- und Verformungsverhalten von Rahmenkonstruktionen. Dennoch werden sie bei der Berechnung i.A. nicht berücksichtigt. Wie die Versuche zeigen, nehmen Tragfähigkeit, Steifigkeit und Energiedissipation eines ausgefachten Rahmens im Vergleich zum Rahmen ohne Ausfachung deutlich zu. Das Gleiten der Steine in den horizontalen Mörtelfugen stellt dabei den wesentlichen Verformungs- und energiedissipierenden Mechanismus der Ausfachung aus Kalksandstein dar. Ergebnis: Energiedissipation und Dämpfung sind bei ausgefachten Rahmen größer. Die Versagensarten der Ausfachung sind diagonales Zug- bzw. Schubversagen. Druckversagen der Ausfachungsecken trat erst danach bei großen Horizontalverschiebungen auf. Die Rahmen versagten durch Bildung von Fließgelenken an den Rahmenknoten und Stielenden am Fundament. Bei dem Versuch mit Gasbetonausfachung versagten die Rahmenstiele etwa in halber Höhe auf Schub. Mit den vorgeschlagenen FE-Modellen konnten befriedigende Übereinstimmungen bei der Nachrechnung der eigenen sowie der Versuche anderer Forscher erzielt werden. Auf der Grundlage umfangreicher Parameterstudien wurden Ersatzstabmodelle zur näherungsweisen Berechnung ausgefachter Rahmen mit und ohne Normalkräfte abgeleitet sowie Vorschläge zur Bemessung der Ausfachung gemacht. (-z-)