Tragverhalten von Fachwerksdiagonalen aus I-Profilen mit beidseits eingeschlitzten Knotenblechen: Load carrying behaviour of truss members made of I-sections with slotted gusset plates on both ends

Andreas Kampleitner

Research output: ThesisMaster's ThesisResearch

Abstract

Bedingt durch den fehlenden Diagonalstabanschluss an Ober- und Untergurt liegt für das Knicken aus der Fachwerkebene ein sehr komplexes Tragverhalten vor. Kernthema der vorliegenden Masterarbeit ist eine auf der Finite Elemente–Methode basierende, computerunterstützte Tragfähigkeitsermittlung von Fachwerksdiagonalen aus I-Profilen und beidseits eingeschlitzten Knotenblechen. Es erfolgte eine Gegenüberstellung von FE-Grenztraglasten und jenen Ergebnissen, welche mit in der Praxis üblichen Verfahren berechnet wurden. Primär wurden Stabilitätseffekte der Druckdiagonale in Wechselwirkung mit dem Knotenblech behandelt. Als konventionelle, näherungsweise Handrechnung diente unter anderen die Knickspannungstragfähigkeit nach Eurocode 3. Des Weiteren erfolgte ein Vergleich mit einem aus der Literatur entnommen Bemessungsvorschlag für Hohlprofile mit beidseits zentrisch eingeschlitzten Knotenblechen. Aus den von der Fa. Haslinger Stahlbau zur Verfügung gestellten Konstruktionsplänen wurden fünf repräsentative Fachwerkknoten ausgewählt, welche die Basis einer Parameterstudie bildeten. Zusätzlich wurde eine sechste Gruppe aus der Literatur hinzugezogen. Variiert wurden wesentliche Einflussparameter auf die Druckstrebentragfähigkeit, wie die im Untergurt des Fachwerkes vorherrschende Belastungssituation, die Breite der Untergurtflansche zur Erhöhung der Gurtstabilität (um den Einfluss der Untergurtverdrehung feststellen zu können) und die Dicke des Knotenbleches. Zur Plausibilitätskontrolle der Spannungswerte des modellierten FE-Modells, stand am Beginn der Arbeit die Modellierung von zwei Fachwerkknoten aus der Literatur. Durch einen Vergleich der eigenen Spannungsverläufe entlang mehrerer Pfade mit jenen aus der Literatur, konnte die Qualität des entwickelten FE-Modells bestätigt werden. Ziel ist es einerseits festzustellen, welche Versagensformen und Versagensarten bei Druckdiagonalen von derartigen Fachwerkknotenausführungen auftreten können und andererseits aufzuzeigen, ob die in der Praxis mittels vereinfachten Handrechnungsmethoden ermittelten zulässigen Traglasten ausreichend genaue Ergebnisse liefern, um sicher und dennoch wirtschaftlich dimensionieren zu können.
Original languageGerman
Publication statusPublished - 2013

Keywords

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    keywords = "Fachwerk, Fachwerkdiagonale, Druckdiagonale, Druckstrebe, Druckstab, Fachwerkknoten, Knicken, Knotenblech",
    author = "Andreas Kampleitner",
    year = "2013",
    language = "deutsch",

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    TY - THES

    T1 - Tragverhalten von Fachwerksdiagonalen aus I-Profilen mit beidseits eingeschlitzten Knotenblechen

    T2 - Load carrying behaviour of truss members made of I-sections with slotted gusset plates on both ends

    AU - Kampleitner, Andreas

    PY - 2013

    Y1 - 2013

    N2 - Bedingt durch den fehlenden Diagonalstabanschluss an Ober- und Untergurt liegt für das Knicken aus der Fachwerkebene ein sehr komplexes Tragverhalten vor. Kernthema der vorliegenden Masterarbeit ist eine auf der Finite Elemente–Methode basierende, computerunterstützte Tragfähigkeitsermittlung von Fachwerksdiagonalen aus I-Profilen und beidseits eingeschlitzten Knotenblechen. Es erfolgte eine Gegenüberstellung von FE-Grenztraglasten und jenen Ergebnissen, welche mit in der Praxis üblichen Verfahren berechnet wurden. Primär wurden Stabilitätseffekte der Druckdiagonale in Wechselwirkung mit dem Knotenblech behandelt. Als konventionelle, näherungsweise Handrechnung diente unter anderen die Knickspannungstragfähigkeit nach Eurocode 3. Des Weiteren erfolgte ein Vergleich mit einem aus der Literatur entnommen Bemessungsvorschlag für Hohlprofile mit beidseits zentrisch eingeschlitzten Knotenblechen. Aus den von der Fa. Haslinger Stahlbau zur Verfügung gestellten Konstruktionsplänen wurden fünf repräsentative Fachwerkknoten ausgewählt, welche die Basis einer Parameterstudie bildeten. Zusätzlich wurde eine sechste Gruppe aus der Literatur hinzugezogen. Variiert wurden wesentliche Einflussparameter auf die Druckstrebentragfähigkeit, wie die im Untergurt des Fachwerkes vorherrschende Belastungssituation, die Breite der Untergurtflansche zur Erhöhung der Gurtstabilität (um den Einfluss der Untergurtverdrehung feststellen zu können) und die Dicke des Knotenbleches. Zur Plausibilitätskontrolle der Spannungswerte des modellierten FE-Modells, stand am Beginn der Arbeit die Modellierung von zwei Fachwerkknoten aus der Literatur. Durch einen Vergleich der eigenen Spannungsverläufe entlang mehrerer Pfade mit jenen aus der Literatur, konnte die Qualität des entwickelten FE-Modells bestätigt werden. Ziel ist es einerseits festzustellen, welche Versagensformen und Versagensarten bei Druckdiagonalen von derartigen Fachwerkknotenausführungen auftreten können und andererseits aufzuzeigen, ob die in der Praxis mittels vereinfachten Handrechnungsmethoden ermittelten zulässigen Traglasten ausreichend genaue Ergebnisse liefern, um sicher und dennoch wirtschaftlich dimensionieren zu können.

    AB - Bedingt durch den fehlenden Diagonalstabanschluss an Ober- und Untergurt liegt für das Knicken aus der Fachwerkebene ein sehr komplexes Tragverhalten vor. Kernthema der vorliegenden Masterarbeit ist eine auf der Finite Elemente–Methode basierende, computerunterstützte Tragfähigkeitsermittlung von Fachwerksdiagonalen aus I-Profilen und beidseits eingeschlitzten Knotenblechen. Es erfolgte eine Gegenüberstellung von FE-Grenztraglasten und jenen Ergebnissen, welche mit in der Praxis üblichen Verfahren berechnet wurden. Primär wurden Stabilitätseffekte der Druckdiagonale in Wechselwirkung mit dem Knotenblech behandelt. Als konventionelle, näherungsweise Handrechnung diente unter anderen die Knickspannungstragfähigkeit nach Eurocode 3. Des Weiteren erfolgte ein Vergleich mit einem aus der Literatur entnommen Bemessungsvorschlag für Hohlprofile mit beidseits zentrisch eingeschlitzten Knotenblechen. Aus den von der Fa. Haslinger Stahlbau zur Verfügung gestellten Konstruktionsplänen wurden fünf repräsentative Fachwerkknoten ausgewählt, welche die Basis einer Parameterstudie bildeten. Zusätzlich wurde eine sechste Gruppe aus der Literatur hinzugezogen. Variiert wurden wesentliche Einflussparameter auf die Druckstrebentragfähigkeit, wie die im Untergurt des Fachwerkes vorherrschende Belastungssituation, die Breite der Untergurtflansche zur Erhöhung der Gurtstabilität (um den Einfluss der Untergurtverdrehung feststellen zu können) und die Dicke des Knotenbleches. Zur Plausibilitätskontrolle der Spannungswerte des modellierten FE-Modells, stand am Beginn der Arbeit die Modellierung von zwei Fachwerkknoten aus der Literatur. Durch einen Vergleich der eigenen Spannungsverläufe entlang mehrerer Pfade mit jenen aus der Literatur, konnte die Qualität des entwickelten FE-Modells bestätigt werden. Ziel ist es einerseits festzustellen, welche Versagensformen und Versagensarten bei Druckdiagonalen von derartigen Fachwerkknotenausführungen auftreten können und andererseits aufzuzeigen, ob die in der Praxis mittels vereinfachten Handrechnungsmethoden ermittelten zulässigen Traglasten ausreichend genaue Ergebnisse liefern, um sicher und dennoch wirtschaftlich dimensionieren zu können.

    KW - Fachwerk

    KW - Fachwerkdiagonale

    KW - Druckdiagonale

    KW - Druckstrebe

    KW - Druckstab

    KW - Fachwerkknoten

    KW - Knicken

    KW - Knotenblech

    M3 - Masterarbeit

    ER -