Berücksichtigung einer exzentrischen Lasteinleitung im Beulnachweis nach der Methode der reduzierten Spannungen in EN 1993‐1‐5

Teil 1 des vorliegenden Aufsatzes umfasst die Erläuterung der großmaßstäblichen Beulversuche unter biaxialer Belastung, die an der Technischen Universität München im Zuge von Projekten durchgeführt wurden, sowie deren Nachrechnung und Modellierung mit der Finite‐Elemente‐Methode. Das in Teil 1 beschriebene numerische Modell wurde für die nachfolgende Parameterstudie erweitert und geringfügig angepasst. Der Flansch wird in der Modellierung berücksichtigt, damit seine Einspannwirkung erhalten bleibt. Ohne Anschluss eines Bodenblechs oder Flanschs kann eine exzentrische Last nicht in das Stegblech eingeleitet werden, sodass eine gewisse Einspannwirkung unerlässlich ist und somit die Annahme einer Navierschen Lagerung des Rands der exzentrischen Lasteinleitung nicht zutrifft. Die Ergebnisse der numerischen Parameterstudie mit dem entwickelten Modell werden in diesem Teil 2 zunächst kurz zusammengefasst. Anschließend werden die aufnehmbaren Spannungen nach der Methode der reduzierten Spannungen gemäß DIN EN 1993‐1‐5:2019 mit denen der numerischen Berechnung verglichen und bewertet. Dieser Vergleich zeigt, dass bereits durch die Berücksichtigung eines Flanschs bei I‐Querschnitten ein enormes wirtschaftliches Potenzial für den Beulnachweis erschlossen werden kann. Daher wird ein Ansatz entwickelt und vorgestellt, der die Berücksichtigung einer exzentrischen Lasteinleitung im Beulnachweis ermöglicht und gleichzeitig die auftretenden Einspanneffekte konservativ berücksichtigt.

Part 1 of this article describes the large‐scale buckling tests under biaxial loading carried out at the Technical University of Munich in the course of projects, as well as their recalculation and modeling using the finite element method. The numerical model described in part 1 was extended and slightly adapted for the following parameter study. The flange is taken into account in the modeling so that the clamping effect of the freely rotating flange is included. Without the connection of a bottom plate or flange, no eccentric load can be introduced into the web, so some clamping effect is essential and therefore the assumption of Navier's support at the edge of the eccentric load introduction does not apply. The results of the numerical parameter study with the model are briefly summarized in this part 2. These are then compared and evaluated with the reduced stresses method acc. to DIN EN 1993‐1‐5:2019. The comparison shows that an enormous economic potential for the buckling analysis can already be achieved by considering a freely rotating flange for I‐sections. Therefore, an approach is developed and presented that allows the consideration of an eccentric load introduction in the buckling analysis and at the same time conservatively accounts for the clamping effects that occur.