13 Robuste Systeme

L. Rölle
N. Hoffmann
Robuste Systeme
Duktile Anschlüsse für robuste Tragwerke
Im Rahmen eines europäischen RFCS
Forschungsprojektes wurde versucht mit Hilfe
sehr duktiler Anschlussausbildungen die Robustheit von Stahl- und Verbundrahmentragwerken
zu verbessern.
Hauptaugenmerk bei der Konzeption der
Anschlüsse war dabei den Material- und
Fertigungsaufwand der Anschlüsse so gering wie
möglich zu halten und die Umlagerungsmöglichkeiten für außergewöhnliche Bemessungssituationen vornehmlich über das Vorhalten hoher
Verformungskapazitäten der Anschlüsse zu
aktivieren.
Aus diesem Grund wurden sowohl Versuche an
Stahlknoten, als auch Versuche an Verbundknoten unter einer M-N-Beanspruchung durchgeführt und der Einfluss der Tragwirkung der Stahlbetonplatte sowohl im positiven, als auch im
negativen Momentenbereich untersucht.
Verbundknoten
Danksagung: Wir danken dem Forschungsfonds für Kohle und Stahl (Resarch Fund for Coal
and Steel - RFCS) der Europäischen Gemeinschaft für die finanzielle Unterstützung des
Projekts ROBUSTNESS.
Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Nadine Hoffmann
Dipl.-Ing. Lars Rölle
Stahlknoten
Systemverhalten bei einem Stützenausfall
Eine lokale Schädigung innerhalb der Tragstruktur (z.B. Stützenausfall) kann zu einem Versagen
der Gesamtstruktur und damit zum Einsturz des
Gebäudes führen. Um solch ein globales Versagen durch lokale Schädigung zu vermeiden,
muss innerhalb der Tragstruktur eine Umlagerung der Schnittgrößen ermöglicht werden, d.h.
es müssen sich alternative Lastpfade ausbilden
können. Solch eine Kraftumlagerung, z.B. von
einem reinen Biegezustand in einen gemischten
Biege- Membranspannungszustand, bedingt
unter Umständen sehr große Verformungen, die
zu großen Deformationen der Anschlüsse
führen.
Im Rahmen eines Forschungsvorhabens wird
das Trag- und Verformungsverhalten der globalen Struktur infolge eines Stützenausfalls untersucht und die Auswirkungen des Stützenausfalls
auf die einzelnen Tragwerksteile des Systems
betrachtet. Ziel des Forschungsvorhabens ist die
Formulierung von Entwurfskriterien für Tragwerk
und Anschlüsse, um nach einem Stützenausfall
eine Lastumlagerung innerhalb des Gesamtsystems zu ermöglichen.
Lastumlagerung
Danksagung: Das Projekt wird vom Deutschen
Ausschuss für Stahlbau (DASt) und von der
Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) finanziell unterstützt.
Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Nadine Hoffmann
Membrantragwirkung
Duktile Anschlüsse für robuste Tragwerke
Im Falle eines Fahrzeuganpralls an eine Stütze
treten neben dem Lastfall Stützenausfall zusätzliche dynamische Effekte auf. Das dynamische
Verhalten der Stütze erzeugt, abhängig von Art
und Stärke des Fahrzeuganpralls, ebenfalls
hohe Geschwindigkeiten am Anschluss. Diese
Anschlüsse müssen auf der einen Seite dieser
Belastung standhalten, auf der anderen Seite ist
der Einfluss der Geschwindigkeit auf das
Anschlussverhalten zu untersuchen.
Aus diesem Grund wurden neben statischen
Versuchen
an
Verbundknoten
ebenfalls
Versuche an Verbundknoten mit einer hohen
Belastungsgeschwindigkeit durchgeführt, um
den Einfluss einer hohen Dehnrate auf das
Verformungsverhalten der Anschlüsse zu
erhalten.
Zusätzlich zu den Knotenversuchen wurden
2D-Rahmenversuche durchgeführt, um das
Trag- und Verformungsverhalten der einzelnen
Anschlüsse am kompletten Rahmen zu untersuchen. Ziel ist es dabei, durch große Verformung
im Bereich der ausgefallenen Stütze eine
Lastumlagerung innerhalb der Tragstruktur zu
ermöglichen.
Versuchsaufbau
Rahmenversuch
Danksagung: Wir danken dem Forschungsfonds für Kohle und Stahl (Resarch Fund for Coal
and Steel - RFCS) der Europäischen Gemeinschaft für die finanzielle Unterstützung des
Projekts ROBUSTIMPACT.
Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Nadine Hoffmann
Institut für Konstruktion und Entwurf
Schwerpunkte:
Stahl-, Holz- und Verbundbau
Prof. Dr.-Ing. Ulrike Kuhlmann
Mittelknoten
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