Über den Einfluss der Torsionssteifigkeit von Längssteifen bei Beulfeldern unter biaxialen Druckspannungen

Bei der Montage von Stahl- und Stahlverbundbrücken im Taktschiebeverfahren sind die schlanken Stegbleche des Überbaus temporär einer biaxialen Druckbeanspruchung ausgesetzt. Neben den Längsspannungen infolge des Biegemoments tritt am Verschublager gleichzeitig eine einseitige Querdruckbelastung auf, sodass der Bauzustand oft bemessungsrelevant wird. Für längsversteifte Stegbleche ist in Deutschland für eine analytisch gestützte Bemessung die Methode der reduzierten Spannungen nach DIN EN 1993-1-5 zu verwenden. Jüngere Untersuchungen hatten für den Fall einachsiger Druckbeanspruchungen festgestellt, dass das Nachweisformat für längsausgesteifte Beulfelder unter Berücksichtigung der Torsionssteifigkeit geschlossener Steifen bei der Bestimmung der kritischen Beulspannung zu unsicheren Ergebnissen führt. Deswegen wurde im November 2018 in den Nationalen Anhang zu DIN EN 1993-1-5 aufgenommen, dass die Torsionssteifigkeit in diesen Fällen zu vernachlässigen ist. Im Oktober 2019 wurde auch die Hauptnorm DIN EN 1993-1-5 entsprechend ergänzt. Im Rahmen einer Masterarbeit wurde in einer numerischen Parameterstudie untersucht, inwiefern sich die hohe Torsionssteifigkeit geschlossener Steifen gegenüber offenen Querschnitten auf die Versagenslast und -form eines Stegblechs unter mehrachsiger Druckbeanspruchung auswirkt. Die Traglasten aus der Parameterstudie werden herangezogen, um sie den Ergebnissen nach dem Verfahren aus DIN EN 1993-1-5 gegenüberzustellen und Empfehlungen für die Bemessung zu entwickeln.

On the influence of the torsional stiffness of longitudinal stiffeners with panels under biaxial compression stresses
During the incremental launching of steel and composite bridges, the superstructure's slender web plates are temporarily exposed to multiaxial compressive stresses. Along with longitudinal stresses due to the bending moment, there are transversal compressive stresses acting on the web at the launch bearings. Often, this construction stage is governing for the structure's design. In Germany, an analytical design approach for longitudinally stiffened webs requires the application of the reduced stress method of DIN EN 1993-1-5. Current investigations showed that if longitudinally stiffened plates with closed section stiffeners are exposed to uniaxial compression and the critical buckling stresses are calculated under consideration of the torsional stiffness of the longitudinal stiffeners, the method may lead to unsafe design results. Since November 2018, the rule to neglect the torsional stiffness in these cases has been introduced into the German National Annex to DIN EN 1993-1-5 and since October 2019 it is also part of DIN EN 1993-1-5. In a recent master thesis the effects of closed-section stiffeners with a high torsional stiffness on the structure's failure load and mode under multiaxial compression have been investigated. This was done by a numerical parametric study, where the findings have been compared to the design results of the reduced stress method of DIN EN 1993-1-5. Recommendations on design approaches have been developed.