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15. Juli 2024

Einfluss von Steifen an den Trägerflanschen bei biegesteifen Rahmenecken

Wie wirken sich Steifen an den Flanschaußenkanten des Trägers Biegesteifer Rahmenecken auf das maximal aufnehmbare Moment sowie die Rotationssteifigkeit und der damit einhergehenden Verschiebungen auf ein Rahmentragwerk aus?


Antwort:

Der Einbau von Steifen bei biegesteifen Rahmenecken wirkt sich zunächst auf die Tragfähigkeit des Anschlusses aus.
Um dies zu veranschaulichen werden in unten dargestellter Grafik 5 prinzipiell baugleiche Anschlüsse verglichen, welche sich lediglich bezüglich der Steifen an den Flanschen des Trägers unterscheiden.
Dabei wird der erste betrachtete Anschluss ohne Steifen an den Flanschaußenkanten ausgeführt und die Folgenden mit Steifen von 5; 8; 20 und 30 mm Dicke.
Dabei lässt sich eine Steigerung des maximal aufnehmbaren Momentes von 12-33% feststellen.
Ab einer Blechdicke von 20mm ergibt sich keine weitere Erhöhung des maximal aufnehmbaren Momentes, da die maximalen Grenzdehnungen stets im angeschlossenen Träger überschritten werden.

Weiterhin ergibt sich ein Einfluss der Steifen auf die Rotationssteifigkeit des Anschlusses und der damit einhergehenden Auswirkung auf die Verformungen des Gesamttragwerks.
Zur Veranschaulichung des Einflusses der Steifen auf die Verformung des Gesamttragwerks wurden 3 Anschlusskonfigurationen erstellt, welche hinsichtlich der Schrauben-; Stirnplatten- und Trägergeometrien sowie deren Materialien identisch sind, jedoch als Ausführung ohne Steifen, mit Steifen von 5mm Dicke sowie mit Steifen von 30mm Dicke.
Vereinfacht wurden die ermittelten Rotationssteifigkeiten einer Anschlusskonfiguration an allen Knoten eines Rahmentragwerks gleich angesetzt (Bei exakter Betrachtung wäre Diese auch bei baugleichen Anschlüsse abweichend, da die Rotationsteifigkeit vom Verhältnis des maximal am Anschluss wirkenden Momentes zum maximal aufnehmbaren Moment des Anschluss abhängt).
Dabei wurde für den Anschluss ohne Steifen eine Rotationssteifigkeit von 138 [MNm/rad] ermittelt.
Für den Anschluss mit 5mm dicken Steifen eine Rotationssteifigkeit von 181[MNm/rad], sowie 217 [MNm/rad] für die Anschlusskonfiguration mit 30mm dicken Steifen. Als weiteres Vergleichsmodell wurde das Gesamttragwerk noch mit vollständig biegesteif angeschlossenen Trägern modelliert.
Wie in untenstehender Abbildung zu sehen ist schwanken die maximalen horizontalen Verschiebungen dabei zwischen 57mm für den Anschluss ohne Steifen; 55mm bei einer Steife von 5mm; 54mm bei einer Steife von 30mm sowie 48mm bei Vernachlässigung der Rotationssteifigkeit(vollständig Biegesteif).


Autor

Herr Böttcher kümmert sich im Kundensupport um die Anliegen unserer Anwender.