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Robustheit von Stahl- und Verbundrahmen durch gezielte Knotenausbildung
Keller, Nadine
Quelle: Mitteilungen des Instituts für Konstruktion und Entwurf der Universität Stuttgart
Stuttgart (Deutschland)
Selbstverlag
2019, 297 S., Abb., Tab., Lit.
Serie: Mitteilungen des Instituts für Konstruktion und Entwurf der Universität Stuttgart, Nr.2019-3
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[Quelle: http://d-nb.info]
In der heutigen Zeit wird die Forderung nach robusten Tragwerken immer wichtiger. Im Allgemeinen ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein außergewöhnliches Beanspruchungsszenario auftritt zwar gering, die Folgen eines solchen Ereignisses sind meist jedoch schwerwiegend. Der Einsatz teiltragfähiger und verformbarer Anschlüsse in Stahl- und Verbundrahmentragwerken hat neben der Erhöhung der Wirtschaftlichkeit auch den Vorteil, dass die Robustheit der jeweiligen Tragwerke gesteigert werden kann. Im Falle einer außergewöhnlichen Beanspruchungssituation wie dem Stützenausfall, können mit Hilfe dieser Knoten die vorhandenen und zusätzlich auftretenden Beanspruchungen von der intakten Reststruktur abgetragen werden. Dafür müssen die Knoten eine hohe Rotationskapazität bei gleichzeitig vorhandener Momententragfähigkeit aufweisen, um ein vorzeitiges Versagen auszuschließen. Eine entscheidende Rolle spielt dabei die Mitwirkung der einzelnen Komponenten am Knoten, die ein möglichst duktiles Verhalten aufweisen müssen. Bei ausreichender Duktilität ist es möglich, durch die Bildung von Fließgelenken an den Knoten, eine Spannbandwirkung im Rahmensystem auszubilden. Mit der Arbeit wird ein Beitrag zum Nachweis der Robustheit eines Verbundrahmensystems nach einem Stützenausfall geleistet. Hauptaugenmerk liegt dabei mit der Auswertung einer umfangreichen numerischen Parameterstudie auf der analytischen Bestimmung der vorhandenen Verformungskapazitäten von teiltragfähigen Verbundknoten. Dabei werden sowohl die im Gebrauchszustand vorhandene Beanspruchung eines negativen Stützmomentes am Knoten als auch die bei einem Stützenausfall auftretende Beanspruchung eines positiven Feldmomentes am Knoten betrachtet. Die vorhandenen Knotenkapazitäten müssen schließlich den erforderlichen Verformungskapazitäten, die sich aus der globalen Rahmenstruktur ergeben, gegenübergestellt werden. Dies kann mit Hilfe der sogenannten Beamline-Methode erfolgen, die im Rahmen der Arbeit für die Anwendung bei einem Rahmentragwerk mit einer ausgefallenen Stütze erprobt wird. Damit wird in neben den entwickelten Bemessungsgleichungen für die Bestimmung der vorhandenen Rotationskapazität von Verbundknoten ein Vorschlag für ein anschauliches Verfahren zur Nachweisführung bei einem Stützenausfall in einem unverschieblichen Rahmentragwerk gegeben.
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