Anmerkungen zu dem im Jahr 1977 gültigen CEB-Entwurf 117 für den Stahlbeton- und Spannbetonbau

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Bezüglich der Bruchbilder von Platten wird gewöhnlich angenommen, daß die den Ecken zulaufenden Bruchlinien sich entlang der Winkelhalbierenden ausbilden ("45°-Annahme" bei Rechteckplatten), was allerdings eine oft recht grobe Annäherung darstellt. Auch bleiben mitunter einzelne Plattenbereiche (hier als "tot" bezeichnet) von der globalen Tragwirkung ausgeschlossen. Der "genaue" Bruchmodus kann über die Errechnung bruchbildbestimmender Prarameter xi anhand von Energiesätzen abgeleitet werden. Ein Beispiel liefert die isotrope Quadratplatte unter Gleichlast bzw. mittiger Einzellast, deren hinlänglich bekanntes m = pa2/24 bzw. m = P/8 kräftig nach oben korrigiert werden müßte. Die allgemeine Vernachlässigung der Torsionsmomente in der Tragberechnung von Platten stellt aber nach Meinung des Verfassers einen hinlänglichen Ausgleich dieser Ungenauigkeit dar.

Es wird darauf hingewiesen, daß man einerseits noch ganz am Anfang der Erforschung des Brandverhaltens von Gesamtkonstruktionen steht, daß aber andererseits derartige Kenntnisse dringend benötigt werden, um das Zusammenspiel von Wirtschaftlichkeit und Sicherheit der Bauwerke weiterhin zu verbessern. Durch systematische Untersuchungen von Rahmenserien mit Großmodellen sollen Versagensarten, -phänomene und -daten erarbeitet und bereitsgestellt werden. Insbesondere die Kopplung von Großmodell-Versuchstechnik und rechnerisch-theoretischer Untersuchung führt zur experimentellgestützten Computersimulation mit dem Ziel, grundsätzliche Daten zum brandschutzgerechten Entwerfen, Konstruieren und Bemessen für Stahl- und Verbundkonstruktionen für die Praxis bereitzustellen.

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Berichtet wird über thermische Vorgänge bei Naturbränden und über Kleinmodellbranduntersuchungen. Aus diesen Modellversuchen werden Rückschlüsse auf reale Konstruktionen gezogen.

Die Frage, ob brandschutztechnische Anforderungen an ein Raumfachwerk zu stellen sind, wird durch die Ermittlung der erforderlichen Feuerwiderstandsdauer nach DIN 18 230 Teil 1 beantwortet. Es werden erfolgversprechende Rechenmethoden zur Bestimmung von Temperaturfeld und Traglast der Raumfachwerke und Möglichkeiten zur experimentellen Unterstützung der Rechnung vorgestellt. Die Erwartung, daß Feuerwiderstandsdauern von 30 Minuten in der Regel nur mit zusätzlichen Schutzmaßnahmen zu erreichen sind, wurde bestätigt. Die Möglichkeit zur Erweiterung der Rechenmethoden auf Raumfachwerke mit einem solchen, den optischen Eindruck nicht beeinträchtigenden Schutzsystem wird aufgezeigt. Die technologisch handhabbare Lösung dieses Problems ist Gegenstand der Untersuchungen.

Die Beschreibung des Biegeschubversagens schlanker Betonbauteile stützt sich heute weitgehend auf empirisch ermittelte Zusammenhänge ab. Auf der Grundlage der für den Hochleistungsbeton durchgeführten Versuche zeigen sich nun sehr einfache, mechanisch begründbare Zusammenhänge. Sie bestätigen und erklären die empirisch gefundenen Lösungen und zeigen deren Grenzen.

Es wird ein Berechnungsverfahren für die Ermittlung der Traglast von Hallenrahmen mit beliebig, auch voutenförmig ausgebildeten Stützen und Riegeln vorgestellt, das die Effekte räumlicher Verformungen (Verformungen in der Rahmenebene und aus der Rahmenebene), von räumlichen Imperfektionen, elastisch-plastisches Werkstoffverhalten nach der Fließzonentheorie, Profilverformungen, die Wirkung von Abstützungen und Federungen durch angeschlossene Pfetten o.ä., die Ausbildung von Rahmenecken und Steifenordnungen berücksichtigt.

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In den nationalen und europäischen Regelwerken wird das ideale Biegedrillknickmoment als Bezugsgröße für den Nachweis des Biegedrillknickens verwendet. Bei biegedrillknickgefährdeten Verbundträgern liegt für den Stahlträger der Fall des am Obergurt seitlich gehaltenen und drehelastisch gebetteten Trägers vor. Es wird gezeigt, daß für diesen Fall des Biegedrillknickens eine Analogie zwischen dem Druckstab mit elastischer Wegfederbettung und dem Biegedrillknickproblem mit gebundener Drehachse und drehelastischer Bettung besteht. Auf der Grundlage dieser Analogie wird ein Näherungsverfahren zur Ermittlung der idealen Biegedrillknickmomente von Verbundträgern hergeleitet und mit dem im Eurocode 4 enthaltenen Nachweisverfahren verglichen.

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Frau Univ.-Prof. Dr.-Ing. Ulrike Kuhlmann zur Vollendung ihres 60. Lebensjahres gewidmet
Kranbahnträger für Brückenkrane erfahren aufgrund der Radlasten und exzentrisch zum Schubmittelpunkt angreifenden Horizontallasten aus dem Kranbetrieb eine Beanspruchung aus zweiachsiger Biegung und Torsion. Die Kranbahnträger sind durch diese Beanspruchung stark kipp- bzw. biegedrillknickgefährdet. Der Biegedrillknicknachweis wird für Kranbahnträger von Brückenlaufträgern häufig bemessungsmaßgebend. Bei Walzprofilen ist die erforderliche Seitensteifigkeit am Obergurt oft schon bei leichtem Kranbetrieb und mittleren Stützweiten nicht mehr ausreichend. Um die Seitensteifigkeit am Obergurt der Kranbahnträger zu erhöhen, können neben anderen Varianten Walzprofile mit seitlich am Obergurt angeschweißten Winkeln verwendet werden. Diese Konstruktionsform wird auch als Kranbahnträger mit winkelverstärkten Walzprofilen bezeichnet und ist insbesondere bei mittelschwerem Kranbetrieb weit verbreitet.
Die Nachweisführung gegen Biegedrillknicken ist für diese Kranbahnträger mit winkelverstärkten Walzprofilen allerdings infolge der zweiachsigen Biege- und Torsionsbeanspruchung und durch die lediglich einfache Symmetrie des Querschnitts erschwert. Im Rahmen dieses Beitrags werden die unterschiedlichen Nachweismöglichkeiten für Kranbahnträger aus winkelverstärkten Walzprofilen aufgezeigt und auf Grundlage eines Anwendungsbeispiels miteinander verglichen. Im Weiteren werden die Ergebnisse einer umfassenden Parameterstudie [1] zur Wirtschaftlichkeit der unterschiedlichen Nachweise zusammenfassend dargestellt, um Empfehlungen für einen möglichen Anwendungsbereich der einzelnen Nachweisverfahren geben zu können.

Lateral-torsional buckling of crane runway beams built-up by rolled profiles combined with angle sections on the top flange.
Crane runway beams of overhead travelling cranes are subjected to biaxial bending and torsion due to the crane operation with the wheel loads ane the eccentric horizontal loads.
The crane runway girders are proned for lateral-torsional buckling due to this loading situation. Therefore the verification for lateral-torsional buckling is often dimensioning for the design of crane runway beams for overhead travelling cranes. In the case of the application of rolled sections, the required lateral stiffness of the top flange is often not sufficient even for light crane operations and medium span lengths. In order to increase the lateral stiffness on the top flanges of these crane runway beams, the rolled sections can be strengthened by welding angle profiles on both sides of the top flange. This type of construction is a widespreaded application for crane runway beams especitally for medium and heavy crane operations.
However, the assessment method for lateral-torsional buckling is for this type of crane runway beam more difficult because of the simple symmetrical cross-section togehter with the the loading situation with biaxial bending and torsion. Within the scope of this article, the different possibilities for the assessment methods of lateral-torsinal buckling are shown for crane runway beams built-up by rolled profiles combined with angle sections on the top flange and are compared on the basis of a example calculation. In addition the results of a comprehensive parameter study [1] on the effectiveness of the different assessment methods are summarized.

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In den letzten Jahren sind moderne, hochfeste Baustähle entwickelt worden, die sich neben der hohen Festigkeit auch durch eine hohe Härte und eine gute Schweißbarkeit auszeichnen. Diese Stähle sind bis zu der Stahlgüte S 700 im Eurocode 3, Teil 1-12 berücksichtigt. Stähle höherer Festigkeit, wie die in diesem Artikel vornehmlich behandelten Stähle mit einer Streckgrenze von 1100 N/mm2, sind in der derzeitigen Ausgabe des Eurocode 3 nicht eingeschlossen, da hier der Kenntnisstand insbesondere hinsichtlich des Stabilitäts- und Ermüdungsverhaltens nicht ausreichend ist und nur wenige Versuchsergebnisse vorliegen. Im Rahmen eines Europäischen Forschungsvorhabens wurden experimentelle und numerische Untersuchungen zum Beulverhalten von kaltgeformten und geschweißten Hohlprofilen aus hochfestem Stahl unter Druck- bzw. Biegebeanspruchung durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sind benutzt worden, um die Anwendbarkeit vorhandener Bemessungsvorschriften zu prüfen. Die Resultate weisen darauf hin, daß die Bemessungsregeln des Eurocode 3, Teil 1-12 auch für Stahlgüten höher als S 700 anwendbar sind.

Vollwandige, längsausgesteifte Biegeträger, wie beispielsweise Hauptträger von Stahl- und Verbundbrücken, werden neuerdings bzw. zukünftig hinsichtlich ihrer Beultragfähigkeit nach Eurocode EN 1993-1-5 ausgelegt. Dabei ergeben sich bei traditioneller Vorgehensweise, im Eurocode als Berechnungsmethode mit reduzierten Spannungen bezeichnet, mitunter deutlich konservativere Ergebnisse, verglichen mit den alten nationalen Normenwerken (ÖNORM, DIN).
Diese Feststellung stellte den Ausgangspunkt der Arbeit dar. Auf Basis realitätsnaher nichtlinearer Traglastberechnungen wurden für repräsentative Anwendungsfälle von längsausgesteiften Trägerstegen die Beultragfähigkeiten nach Eurocode überprüft und gegenüber gestellt. Im Zuge dessen wurde eine modifizierte Vorgehensweise hinsichtlich der Erfassung des knickstabähnlichen Verhaltens erarbeitet, die eine wirtschaftlichere Auslegung gestattet.
Einleitend wird die Vorgehensweise zur Ermittlung der Beultragfähigkeit nach Eurocode kurz zusammengefasst und die Auswirkungen zu den nationalen Normenwerken veranschaulicht. Danach werden die untersuchten Anlageverhältnisse sowie das FE-Modell für die Traglastberechnungen erläutert und die Ergebnisse im Vergleich zum Eurocode dargestellt. Abschließend wird die empfohlene verbesserte Vorgehensweise zusammengefasst, und es erfolgen Hinweise für die praktische Berechnung, die auch nennenswerte Vereinfachungen enthalten.

Plate buckling capacity of longitudinally stiffened girders using the Eurocode - Simplified and improved rules.
Plated girders with longitudinally stiffened webs, used for example as main girders for steel and composite bridges, are now designed based on the Eurocode EN 1993-1-5. Applying the traditional used reduced stress method, for practical examples often conservative results - compared to the old national codes (ÖNORM, DIN) - are found.
Based on this fact, nonlinear calculations were done to compare the ultimate plate buckling load with the design in the Eurocode. The results of the study are presented in this paper as well as an improved rule to get better results with the Eurocode. At the beginning the design rules of the Eurocode are briefly summarised and the differences compared to the existing national codes are presented. After that the studied stiffened web panels and their plate buckling capacity - based on the nonlinear calculations as well as on the rules of the Eurocode - are summed up. Finally the improved rules are presented and some recommendations for practical design are given.

Längsausgesteifte Stege von Biegeträgern oder längsausgesteifte Querschnittsteile von Kastenquerschnitten weisen in der Regel ausreichend steife Quersteifen auf, so dass hinsichtlich der Beultragfähigkeit jeweils jedes Teilfeld zwischen zwei Quersteifen isoliert betrachtet werden kann. Infolge unterschiedlicher Beanspruchungen innerhalb der Bauteile ändert sich oft auch die Anordnung der Längsaussteifung in Längsrichtung. Damit weisen einzelne Teilfelder endende Längssteifen auf.
In den alten nationalen und aktuellen Normenwerken (DIN, Eurocode) wird auf diesen Sachverhalt nur sehr pauschal am Rande eingegangen. Eine Quantifizierung der Traglastreduktion, gegenüber dem Standardfall durchlaufender Längssteifen, ist jedoch nicht möglich. Dieses Informationsdefizit war Anlass für eine vergleichende numerische Studie zum Beultragverhalten von längsausgesteiften Teilfeldern mit und ohne endenden Längssteifen. Dabei wurden für die materiell und geometrisch nichtlinearen Traglastberechnungen mit geometrischen Ersatzimperfektionen bereits die im Eurocode EN 1993-1-5 vorgeschlagenen Berechnungshinweise angewendet. Nach einem Vergleich der Traglasten für ausgewählte repräsentative Beispiele, erfolgt auch ein Vorschlag für die Modifikation des Berechnungsmodells im Eurocode zur Ermittlung der Beultragfähigkeit rc nach dem Konzept der reduzierten Spannungen, um den Effekt endender Längssteifen mit zu erfassen.

Plate buckling capacity of longitudinally stiffened panels with ending stiffeners under normal stresses.
Longitudinally stiffened panels of plated or boxed girders generally have transverse stiffeners with sufficient stiffness out of plane, so that for plate buckling each panel can be treated independently. Due to varying stresses along the member also the position of longitudinal stiffeners changes. Therefore several panels have ending longitudinal stiffeners. In the old national and actual codes (DIN and Eurocode) this effect is only mentioned by the way, but the reduction of load bearing capacity due to ending longitudinal stiffeners is not quantified.
Therefore a numerical study was made dealing with the buckling capacity of longitudinally stiffened panels with and without ending stiffeners. The geometric and material nonlinear calculations with equivalent geometric imperfections were based on the new recommendations in the Eurocode EN 1993-1-5. After the presentation of the results of this study for representative panels, also a suggestion for the modification of the design model in the Eurocode for the buckling capacity rc of a panel is made, considering the effect of ending stiffeners.

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Es wird gezeigt, daß das reale Beulverhalten der Kugelschale unter rotationssymmetrischem Aussendruck durch das Beulverhalten einer geometrisch geeignet definierten umhüllenden Kreiszylinderschale unter rotationssymmetrischem Manteldruck beschrieben werden kann.

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Die Betriebsfestigkeit von Gewindestangen hängt von zahlreichen Parametern ab. Eine bisher wenig bekannte Berechnungsmöglichkeit wird vorgeschlagen, die realistischere und detailliertere Aussagen liefert, als es auf Grund bisher üblicher vereinfachender Annahmen möglich ist.

Danamisch beanspruchte Konstruktionen sind neben statischen Erfordernissen auch für eine ausreichende Lebensdauer zu bemessen. Die Regelwerke für Betriebsfestigkeitsnachweise sind stets anwendungsbezogen, ihre Anwendung auf Systeme mit abweichenden Betriebslasten ist deshalb nicht oder nur eingeschränkt möglich. Es werden die Grundlagen für den Betriebsfestigkeitsnachweis für das Magnetbahn-System dargestellt. Die Form des Nachweises orientiert sich stark an der Vorschrift für Eisenbahnbrücken DS 804.