Dehnungsbasierte Bemessung von Stahlquerschnitten – SLiCE‐Methode

Dieser Beitrag stellt die SLiCE‐Methode (strain‐limited cross‐sectional design with effective widths) vor – ein neuartiges dehnungsbasiertes Bemessungsverfahren für plattenförmige Stahlquerschnitte, das die konzeptionellen Stärken der Continuous Strength Method (CSM) und der Effektivbreitenmethode (EWM) in einem mechanisch konsistenten Rahmen vereint. Herkömmliche Bemessungsansätze nach Eurocode 3 beruhen auf diskreten Querschnittsklassen und vereinfachten elastisch‐ideal‐plastischen Werkstoffannahmen, die das mechanische Potenzial moderner Stahlgüten mit ausgeprägtem Verfestigungsverhalten weder vollständig erfassen noch ausnutzen. Die SLiCE‐Methode begegnet diesen Einschränkungen durch eine schlankheitsabhängige Dehnungsgrenze in Kombination mit einer zonenweisen Behandlung der Spannungsverteilung im Querschnitt. Der Ansatz wird durch maßstäbliche Biegeversuche an geschweißten Trägern aus vier verschiedenen Stahlgüten motiviert und durch eine umfangreiche Parameterstudie mit Finite‐Elemente‐Simulationen validiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die SLiCE‐Methode über alle Schlankheitsbereiche hinweg verbesserte und konsistentere Widerstandsvorhersagen liefert als der Eurocode 3 und weitere existierende Konzepte – u. a. für moderne Hochleistungsstähle mit ausgeprägtem Verfestigungsverhalten.

This paper presents the SLiCE method (strain‐limited cross‐sectional design with effective widths), a novel strain‐based design approach for plated steel sections that unifies the conceptual strengths of the Continuous Strength Method (CSM) and the Effective Width Method (EWM) within a mechanically consistent framework. Conventional design approaches according to Eurocode 3 rely on discrete cross‐section classes and simplified elastic‐perfectly plastic material assumptions that neither fully capture nor exploit the mechanical potential of modern steel grades with pronounced strain‐hardening behaviour. The SLiCE method addresses these limitations through a slenderness‐dependent strain limit combined with a zone‐based treatment of the stress distribution in the cross‐section. The approach is motivated by full‐scale bending tests on welded I‐section beams made from four different steel grades and validated through an extensive parametric study using finite element simulations. The results demonstrate that the SLiCE method provides significantly improved and more consistent resistance predictions across all slenderness ranges compared to Eurocode 3, including for modern high‐performance steels.