Hohlprofile mit beidseits zentrisch eingeschlitzten Knotenblechen - Drucktragverhalten und Bemessungsvorschlag

In der Stahlbaupraxis werden Druckstäbe von Fachwerken und Verbänden häufig mit Hohlprofilquerschnitten ausgeführt, die an beiden Stabenden eingeschlitzte Knotenbleche aufweisen. Um einen zentrischen Anschluss zu gewährleisten, weisen diese Knotenbleche entweder einen beidseits verlaschten Schraubstoß oder eine direkte zentrische Schweißnahtverbindung zur weiterführenden Konstruktion auf. Im Gegensatz zur traditionellen Konstruktionspraxis, weisen die Knotenbleche an den Stabenden heutzutage mitunter erhebliche freie Längen auf, sodass daraus negative Einflüsse auf die Drucktragfähigkeit des Gesamtstabes zu erwarten sind.
Nachfolgend wird das Tragverhalten derartiger Druckstäbe anhand numerischer Traglastberechnungen dargestellt und ein Vergleich der Traglasten mit den üblichen Berechnungsmodellen der Ingenieurpraxis - Knicknachweise am Ersatzstab - durchgeführt.
Es wird gezeigt, dass letztere - vor allem bei Stäben geringer Schlankheit - mitunter deutlich auf der unsicheren Seite liegen. Interessant ist auch die Tatsache, dass für die Traglast oft Imperfektionsansätze affin zur zweiten antimetrischen Eigenform maßgebend werden. Auch der Einfluss der Eigenspannungen, bedingt durch die Anschlussnähte zum Hohlprofil, wird untersucht. Abschließend wird ein einfaches Berechnungsmodell für die Praxis vorgestellt, das hinreichend genaue Traglastergebnisse liefert und ergänzend zum üblichen Knicknachweis anzuwenden ist.

Hollow sections with concentric slotted gusset plates - Load bearing capacity under compression and recommended design model.
In practical applications, compression members in trusses or bracing systems are often composed of hollow sections with slotted gusset plates on both ends. Either a bolted connection with splice plates on both sides or a welded connection are used to achieve a concentric configuration. In recent application cases, members of this type were often designed with unusually long gusset plates at their ends, leading to reduced load bearing capacities.
In the present paper, the load carrying behaviour of such members is shown by means of realistic numerical calculations. The resulting compression member capacities are compared with the design models for flexural buckling as they are commonly employed in practice.
It will be shown that these models significantly overestimate the compression member capacity - particularly in cases with low slenderness. Interestingly, imperfection forms similar to the second eigenmode often lead to the most critical design situation. The influence of residual stresses due to the welding of the gusset plate to the slotted hollow section is also studied in detail. On the basis of these numerical results, an improved engineering design recommendation for the practical verification of the gusset plate stability could be developed, which should be used in addition to the conventional member buckling verification.