Untersuchungen zur Längssteifigkeit von Stahlstützen mit kastenförmigem Querschnitt

In Konstruktionssystemen aus dünnwandigen Elementen ist es wichtig festzustellen, wie die gedrückten Elemente ihre Steifigkeit mit der steigenden Belastung verändern. Eine ungleichmäßige Änderung der Längssteifigkeit hat eine Änderung der Kräfte- und Spannungsverteilung zur Folge. Nachgiebigere Konstruktionselemente übernehmen den kleineren Teil der Belastung, wobei die steiferen, gezogenen Elemente, überbelastet sind. Bei Stahlelementen, bei denen sich die Längssteifigkeiten mit der Lastzunahme verringern, unterscheidet man versteifte Bleche und Stahlstützen mit geschlossenem kasten- und rohrförmigem Querschnitt. Eine Kürzung des Stabes im elastisch-plastischen Bereich ist auf Materialdruck, Wellung der Querschnittswände und stärkere Biegung des ganzen Stabes zurückzuführen. Einen bedeutenden Einfluß auf die Änderung der Stabsteifigkeit haben Imperfektionen, deren Werte von der Querschnittsgestaltung abhängig sind. Dies läßt sich zusammen mit anderen Faktoren aufgrund der Formen der Lastdehnungs- und Lastverformungskurven der untersuchten Elemente bestimmen. Bis zum Erreichen der Traglast wurden diese Kurven mittels numerischer Inkrementalmethode der Integration von Gleichgewichtsgleichungen für angenommene Vorverformungen und Eigenspannungen in den Stützenwänden sowie Vorverformungen der Stützenachsen ermittelt. Für die gewählten numerischen Lösungen wurde das Programm LUSAS genutzt. Die theoretischen Analysen wurden an Elementen in Originalgröße durchgeführt: Stützen mit kastenförmigen Querschnitten mit einer Länge von 5280 mm und Stützen mit einem Querschnitt aus kaltgeformten Profilen und einer Länge von 2000 mm. Es wurden ebenfalls die Untersuchungsergebnisse anderer Forschungseinrichtungen genutzt.