KIT Stahl- und Leichtbau

Statisches Tragverhalten hochfester T-Knoten aus Rechteckhohlprofilen unter Berücksichtigung des Gurtvorspannungseinflusses im Stahlbau

Geschweißte Stahlhohlprofilknoten werden vorrangig innerhalb hochbeanspruchter Fachwerk- und Vierendeelträger architektonisch anspruchsvoller Bauwerke eingesetzt. Stähle mit erhöhter Streckgrenze bieten dabei das Potential zur Reduzierung des aus der Bemessung resultierenden Strukturgewichts, sowie zur Senkung von Baukosten des Ressourcenverbrauchs. Bisher sind Stähle mit Streckgrenzen über 700 N/mm² im Bauwesen nicht geregelt. Für höherfeste Stähle sind zur Anwendung der bekannten Bemessungsregeln zusätzlich Cf-Faktoren zu berücksichtigen, wodurch der wirtschaftliche Einsatz von hochfesten Stählen an Hohlprofilknoten signifikant limitiert wird. Sekundäre Biegemomente können zudem derzeit nur durch numerische Berechnungen ermittelt werden, ebenso wie die Ableitung von Feder- und Translationssteifigkeiten. Einflüsse aus der Gurtvorspannung für hochfeste Stähle sind bisher nicht untersucht. Ziel ist es, die Tragfähigkeit hochfester T- Knoten unter Berücksichtigung der Gurtvorspannung experimentell und numerisch zu bestimmen und Bemessungsregeln für hochfeste Hohlprofile abzuleiten und dem Tragwerksplaner Translations- und Rotationsfedersteifigkeiten zur Berechnung statischer Systeme und zur Ermittlung der „secondary effects“ bereitzustellen.

Es werden Versuche an T- Knoten aus RHP für die Belastungsfälle Strebenzug, -druck und -biegung für 5 Gurtkonfigurationen (0, ± 0,5 Npl, ± 0,8 Npl) durchgeführt. Untersucht werden die Werkstoffe S700 & S960 für 2 β-Verhältnisse. Neben konventionellen Messmitteln werden DIC-Systeme an beiden FE eingesetzt. Die Ergebnisse werden zur Kalibrierung von FE-Modellen genutzt, um den Einfluss aus der Gurtvorspannung zu analysieren und anhand einer numerischen Geometriestudie den Untersuchungsbereich über die Experimente hinaus zu erweitern. Die Ergebnisse sollen numerisch auf Y-Knoten übertragen werden und auch diese Knotenform in die neuen Bemessungsansätze (hinsichtlich der Federsteifigkeiten) aufgenommen werden.