AiF / IGF 14627 N

Duktilitätskriterien für Typisierte Stirnplattenverbindungen

AiF / IGF 14627 N

Das Forschungsvorhaben befasst sich mit der Erarbeitung von Duktilitätskriterien für geschraubte Stirnplattenanschlüsse, die die Anwendbarkeit typisierter Anschlüsse für eine vollplastische Bemessung in Stahlrahmensysteme ermöglichen soll. Die bisher im DSTV-Ringbuch „Typisierte Verbindungen im Stahlhochbau“ geregelten geschraubten Stirnplattenverbindungen eigenen sich, wegen fehlender Duktilität und damit verbundenen fehlenden Umlagerungsmöglichkeiten, nur für die Anwendung des Berechnungsverfahren Elastisch-Plastisch. Für die Anwendung solcher Anschlüsse im Geschosshochbau bedeutet dies, dass üblicherweise eine gelenkige Anschlusskonstruktion angenommen wird, da das Riegelprofil keine wirtschaftliche Ausnutzung durch Momentenumlagerung erfährt.

Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurden erste Konstruktionskriterien zur Verbesserung der Duktilität von typisierten Stirnplattenverbinden erarbeitet und vorgeschlagen und mit einer statistischen Betrachtung im Hinblick auf Sicherheit und Zuverlässigkeit untersucht.

Auf der Widerstandsseite wurden ausgewählte, duktile Anschlusskonfigurationen mit experimentellen und numerischen Methoden auf die maximal möglichen, vorhandenen Rotationsfähigkeiten hin untersucht. Auf der Einwirkungsseite galt es die erforderliche Rotationsfähigkeit in Abhängigkeit des gewählten, nachgiebigen Anschlusses und des Systems zu bestimmen.

Für die Widerstandsseite wurde dabei der Einfluss der Verteilungsfunktion des Materials (Überfestigkeiten) berücksichtigt. Auf der Einwirkungsseite wurde sowohl der Einfluss des Materials als auch die Verteilungsfunktion für mögliche Verkehrslasten betrachtet.

Die experimentell und numerisch untersuchten „modifizierten“ Anschlusstypen wiesen alle den Versagensmodus 2 (Plastizieren der Stirnplatte, verbunden mit Verformung und anschließendem Schraubenversagen) auf und konnten durchweg die für die vollplastische Bemessung erforderlichen Anschlussverdrehungen realisieren.

Durch eine Sicherheitsbetrachtung wurde der Einfluss der streuenden Größen, Material und Belastung, auf die vorhandene und erforderliche Rotationskapazität untersucht. Es erfolgte anschließend, für ausgewählte Anschlüsse und Systeme, eine Abschätzung der operativen Versagenswahrscheinlichkeit gegen charakteristische Werte.

Damit konnten die vorgeschlagenen Konstruktionskriterien zur Verbesserung der Duktilität des Anschlusses, qualitativ auf ihre Zuverlässigkeit und Effektivität hin untersucht werden.

Als Ergebnis der Arbeit wurden erste indirekte Kriterien, die geometrische Abhängigkeiten regeln und damit für ausreichend Rotationskapazität sorgen, ausgearbeitet. Damit ist eine deutliche Optimierung der „Typisierten Verbindungen“ möglich, verbunden mit gleichzeitiger Steigerung der Wirtschaftlichkeit.

Institut für Konstruktion und Entwurf, Universität Stuttgart
Leiterin der Forschungsstelle:
Prof. Dr.-Ing. U. Kuhlmann

Projektbearbeiter: Dr.-Ing. Lars Rölle

Dieses IGF-Vorhaben des Deutschen Ausschusses für Stahlbau (DASt) wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Für die Förderung des Foschungsvorhabens danken wir ebenfalls:

• Materialprüfungsanstalt Universität Stuttgart

Von Juli 2004 bis Juni 2007