Die Bemessungsnorm besagt, dass eine Berechnung nach Theorie 1. Ordnung für die Struktur verwendet werden darf, wenn die Zunahme der maßgebenden Schnittgrößen oder Momente oder jede andere Änderung des Tragverhaltens infolge von Verformungen vernachlässigt werden kann.
Um zu beurteilen, ob diese Zunahme vernachlässigt werden kann oder nicht, kann der kritische Beulfaktor αcr verwendet werden. Wir können das globale Knicken für Bauteile (einschließlich der Verbindung) in den Fällen vernachlässigen, in denen der Beulfaktor größer als 15 ist (bei plastischer Bemessung) oder größer als 10 (wenn die Spannung in den Platten im elastischen Bereich liegt).
Lokales Beulen betrifft einzelne Platten (Steifen, Stegblech der Stütze), und die entsprechenden Grenzwerte der Beulfaktoren werden gemäß Bemessungsnormen und Forschungsexperimenten festgelegt. Die Auswirkungen des lokalen Beulens gelten als vernachlässigbar, wenn der Beulfaktor:
- ≥ 2 – bei einer vierseitig gelagerten Platte
- ≥ 3 – bei einer dreiseitig gelagerten Platte
- ≥ 4 – bei einer zweiseitig (benachbart) gelagerten Platte
- ≥ 15 – bei einer zweiseitig (gegenüberliegend) gelagerten Platte
Im Video sind verschiedene Arten des Beulens und Knickens zu sehen sowie der Umgang damit unter Berücksichtigung der Beulfaktoren und Beulformen.
Für eine umfassendere Erläuterung der Beularten, die beim analysierten Bauteil zu erwarten sind, lesen Sie unseren Artikel über die Lineare Beulanalyse (LBA).
Wie werden die Beulergebnisse in spezifischen Fällen ausgewertet?
Zunächst müssen wir den minimalen Lastamplifikationsfaktor zur Ermittlung des elastisch-kritischen Beulens αcr mithilfe der Beulanalyse bestimmen. IDEA StatiCa liefert die Beulfaktoren in Ergebnistabellen, und die Beulformen für jeden Faktor können in einer 3D-Ansicht dargestellt werden.
Der Grenzwert für die globale Analyse ist in EN 1993-1-1:2005 Abschnitt 5.2.1 angegeben.
Beispiel 1
Im ersten Beispiel wird die Druckkraft auf den Träger aufgebracht, der durch eine Lasche verbunden ist.
Die Ergebnisse der geometrisch linearen Berechnung werden ausgegeben, und der erste Faktor beträgt 8,76. Gemäß EN 1993-1-1:2005 Abschnitt 5.2.1 beträgt der Grenzwert 15, da dieser Knoten für die Stabilität des Trägers selbst maßgebend ist, und die Schlussfolgerung lautet, dass die Verbindung die Beulanalyse nicht bestanden hat. Ganz zu schweigen davon, dass diese einseitige Lasche in dieser Aussteifung unter Druckbeanspruchung gefährlich ist.
Lesen Sie hier weiter, wie die Beultragfähigkeit eines Knotenbleches berechnet wird.
Beispiel 2
Andererseits kann bei den meisten Platten in Verbindungen lokales Beulen auftreten, und der maximale Wert des kritischen Beulfaktors αcr, der eine gründliche Analyse erfordert, ist in der Regel kleiner. Es wurde nachgewiesen, dass für Steifen und das Stützenfeld unter Querkraft das Beulen nicht berücksichtigt werden muss, wenn der kritische Beulfaktor größer als 3 ist.
Wir müssen den richtigen Grenzwert für jedes Bauteil bestimmen und eine Entscheidung treffen. Dieses Beispiel zeigt, dass die erste Beulform die einer Steife mit dem Faktor αcr = 8,76 >> 3 ist. In diesem Beispiel ist diese erste Beulform nicht gefährlich.
Bei der Durchführung der Beulanalyse und der Auswertung der Ergebnisse ist ingenieurmäßiges Urteilsvermögen erforderlich. Die Frage ist, wann globale oder lokale Grenzwerte des kritischen Beulfaktors anzuwenden sind, und für die richtige Antwort ist die Kenntnis der Topologie und des Tragsystems der bemessenen Struktur entscheidend. Während IDEA StatiCa in der Lage ist, Beulformen und kritische Faktoren für jeden Teil des Knotens zu liefern, stellt es keinen Beul-Normnachweis gemäß Norm bereit.
Wenn die Ergebnisse der Beulformen negative Werte liefern, bedeutet das nicht, dass die Berechnung fehlgeschlagen ist oder das Ergebnis falsch ist. Was in diesen Fällen genau passiert, wird in diesem Wissensdatenbank-Artikel erläutert.
Ein praktisches Beispiel für die Auswertung der Bauteil-Beulanalyse wurde in diesem Webinar-Video vorgestellt:
Theoretischer Hintergrund
Für ein tieferes Verständnis des Beulthemas und der IDEA StatiCa-Lösung lesen Sie die wesentlichen Informationen zur Beulanalyse in unseren Artikeln zum theoretischen Hintergrund.
IDEA StatiCa Connection - Tragwerksbezogene Bemessung von Stahlanschlüssen
IDEA StatiCa Member - Bauteilstabilität
Tutorials
Wir haben Schritt-für-Schritt-Tutorials erstellt, um das Modell einzurichten und die Analyse durchzuführen. Die Links dazu finden Sie unten:
Tragwerksbezogene Bemessung eines stählernen Querträgers mit Biegedrillknicken (EN)
Tragwerksbezogene Bemessung und Normnachweis eines stählernen Tragwerks (EN)
Beulanalyse eines Stahlanschlusses (EN)
Erhalten Sie 14 Tage vollen Zugang, völlig kostenlos.
IDEA StatiCa kostenlos ausprobieren
