Beulen ist normalerweise kein wichtiges Problem bei Verbindungen. Es sollte jedoch überprüft werden, dass keine Beulprobleme vorliegen und die Ergebnisse der Festigkeitsanalyse, bei der nur eine geometrisch lineare Analyse verwendet wird, korrekt sind.
IDEA StatiCa Connection ist in der Lage, eine lineare Beulanalyse durchzuführen und dem Nutzer den Beulfaktor αcr zu liefern.
Die Ergebnisse werden in Beulmodi vorhergesagt. Die kritische Last, bei der ein Beulen des perfekten Modells auftritt, wird für jeden Beulmodus berechnet. Sie wird wird durch Multiplikatoren der auf die Verbindung wirkenden Belastung dargestellt. Entsprechend des Beulmodus und dem Multiplikator für kritische Lasten kann der Anwender die sichere Beulbemessung bestimmen.
Einige Normen, z.B. Eurocode empfehlen einen kritischen Lastmultiplikator ≥ 15 für Stabmodelle (EN 1993-1-1, 5.2.1). Ist der kritische Lastmultiplikator ≥ 15, fordert die Norm keinen Beulnachweis von Bauteilen.
Bei Anschlüssen verhält es sich anders: Die Norm enthält keine spezifische Empfehlung. Die Bemessung des lokalen Beulens muss auf andere Weise angegangen werden. Generell kann das lokale Beulen in drei Gruppen unterteilt werden:
1. Platten, die einzelne Bauteile verbinden
2. Versteifungsplatten im Anschluss - Steifen, Rippen, kurze Vouten
3. Hohl- und dünnwandige Querschnitte
Das Beulen von Platten aus Gruppe 1 beeinflusst die Beulform des gesamten Bauteils. Daher wird empfohlen, die gleichen Regeln wie für diese Bauteile auch auf diese Platten anzuwenden, d.h. einen sicheren kritischen Lastmultiplikator von 15 und höher zu berücksichtigen. Der Anwender sollte überprüfen, ob die tatsächliche Ausführung der Verbindung den Randbedingungen des Modells entspricht, das für die Beulanalyse der gesamten Struktur verwendet wird.
Platten aus Gruppe 2 beeinflussen das lokale Beulen des Anschlusses. Für solche Platten liegt die sichere Grenze des kritischen Lastmultiplikators konservativ bei 15 (EN 1993-1-1, 5.2.1), aber in Normen fehlen spezifische Richtlinien. Die Anleitung wird von Forschungsarbeiten ausgegeben, die eine sichere Grenze des kritischen Lastmultiplikators von 3 empfehlen.
Das Beulen von Platten und Bauteilen aus Gruppe 3 ist sehr problematisch und eine individuelle Beurteilung des jeweiligen Einzelfalls ist erforderlich.
Für Platten mit einem Multiplikator für kritische Lasten, der kleiner als die vorgeschlagenen Werte ist (15 für Gruppe 1; 3 für Gruppe 2), kann keine plastische Bemessung verwendet werden. Für ihren Nachweis sind andere Methoden erforderlich, die von IDEA StatiCa nicht angeboten werden.
Das Ergebnis der Beulanalyse in IDEA Connection ist kein eindeutiger Nachweis. Die Normen geben keine ausreichende Anleitung. Die Bewertung erfordert ein technisches Urteilsvermögen des Anwenders.
Wichtiger Hinweis: Es handelt sich bei dieser Berechnung nicht um einen geführten Beulnachweis, sondern um eine Beulanalyse (LBA, linear buckling analysis), welche den Verzweigungslastfaktor αcr ausgibt. Die Bewertung und Entscheidung weiterer Maßnahmen nach der Beulanalyse sind durch Anwender vorzunehmen/ zu treffen.
Beulfaktor für ein Knotenblech als Verlängerung eines Bauteils - Beispiel einer Platte aus Gruppe 1, bei der das Beulen vernachlässigt werden kann, wenn der kritische Beulfaktor höher als 15 ist
Beispiele von Beulformen von Platten der Gruppe 2, bei denen das Beulen vernachlässigt werden kann, wenn der kritische Beulfaktor > 3 ist
Das für die Beulanalyse verwendete Modell wird von anderen Lagerungen gelagert als die vom Nutzer für den Spannungsanalyse-Dehnungsanalysetyp (EPS) festgelegten.
Das gelagerte Bauteil bleibt voll eingespannt. Der Modelltyp eines als N-Vy-Vz-Mx-My-Mz eingestellten Trägers (frei beweglich beim Typ Spannungs-Dehnungsanalyse) wird bei der Beulanalyse vollständig eingespannt. Alle anderen Analysetypen haben eingeschränkte Biegemomente und Normalkräfte, können sich jedoch frei seitwärts bewegen.
- Modelltyp N-Vy-Vz-Mx-My-Mz: Lagerungen im Beulmodell: N-Vy-Vz-Mx-My-Mz
- Modelltyp N-Vy-Vz: Lagerungen im Beulmodell: N-Mx-My-Mz
- Modelltyp N-Vz-My: Lagerungen im Beulmodell: N-Mx-My-Mz
Im Falle einer gelenkigen Verbindung wird angenommen, dass der Nutzer ein Biegemoment einstellt und Beulen für den kurzen Trägerabschnitt nicht relevant ist. Bei einem starren Anschluss stellt der Nutzer nur eine Normalkraft und eine Scherkraft, aber kein Biegemoment, ein; das Beulen ist hier aber relevant, sodass es zum Beulfaktor beiträgt, siehe Abbildung unten. “Modell” zeigt das Modell im Berechnungs-Typ der Spannungs-Dehnungsanalyse und “Beulen” zeigt das Modell im Berechnungs-Typ der Beulanalyse.
Wichtig ist der Unterschied zwischen globalem Beulen (Beulen kompletter Bauteile) und von lokalem Beulen (Beulen einzelner Bleche). Bei globalem Beulen (Das Blech ist eine Verlängerung eines Bauteils), ist zu überprüfen, ob der Beulfaktor > 15 ist. Bei einem Beulfaktor < 15 sollte Beulen bei der Bemessung des verbundenen Bauteils berücksichtigt werden, z.B. in Form von Steifen oder einem Beulnachweis (nicht Bestandteil des Programmumfangs).