Wölbkrafttorsion an einzelligen schlanken Kastenquerschnitten - Analyse des Beultragverhaltens und vereinfachter Nachweis

Stabförmige Bauteile aus Stahl weisen bei planmäßiger Torsionsbelastung häufig einen einzelligen Kastenquerschnitt auf. Da diese Querschnitte i. d. R. nicht wölbfrei sind, stellen sich, außer den für das Gleichgewicht alleine ausreichenden St. Venant'schen Schubspannungen, im Lagerungs‐ und Lasteinleitungsbereich zusätzliche Wölbspannungen ein, mit komplexem Spannungsverlauf. Ziel der Arbeit ist abzuklären, inwiefern bei beulgefährdeten Querschnitten ein alleiniger Beulnachweis am isolierten Querschnittsteil (Steg oder Gurt) mit alleinigen St. Venant'schen Schubspannungen eine ausreichende Tragsicherheit liefert. Einleitend erfolgt in dieser Arbeit eine Analyse der Wölbspannungen (σω, τω) für verschiedene Querschnittsgeometrien (Höhen‐zu‐Breiten‐Verhältnis), Querschnittstypen (idente oder unterschiedliche Wanddicke) und Stablängen. Anhand einer Vorstudie zum Beultragverhalten, mit und ohne Wölbspannungen, werden repräsentative Einzelfälle herausgearbeitet, die dann detailliert untersucht werden. Dabei erfolgen GMNIA‐Analysen zur Ermittlung der Beultragfähigkeit einerseits am Gesamtstab (inkl. Wölbspannungen) und andererseits am isolierten Querschnittsteil, unter alleiniger St. Venant'scher Torsionsbeanspruchung τsv. Ergänzend erfolgen auch Ergebnisdarstellungen für Traglastberechnungen mit zusätzlicher Normalkraft‐ oder Biegebeanspruchung.