Biegedrillknicken eines Stabes mit monosymmetrischem I-Querschnitt – Nachweisbeispiel

Einleitung

Dieses Überprüfungsbeispiel untersucht ein einfaches beidseitig starr gabelgelagertes Trägerelement mit geschweißtem Querschnitt (Flansche: 200-12 und 100-12; Steg: 400-8), das einer Biegung um die starke Hauptachse ausgesetzt ist. Es wird für beide Ausrichtungen des I-Profils ein konstantes Biegemoment aufgrund von konzentrierten Endmomenten und ein dreieckiger Momentenverlauf aus einer konzentrierten angreifenden Querkraft untersucht. Das kritische Moment und die kritische Kraft des Bauteils werden von Hand und durch die Consteel-Software unter Verwendung des finiten Balkenelementes und der Superbalken-Funktion berechnet.

Geometrie

Normale Profilorientierung – breiter Flansch mit Druckspannung

konstanter Momentenverlauf M_y

Linearer Momentenverlauf –Kraft am Oberflansch

Linearer Momentenverlauf –Kraft am Unterflansch

Profilumkehr – schmaler Flansch unter Druckspannung

konstanter Momentenverlauf M_y

Linearer Momentenverlauf –Kraft am Oberflansch

Linearer Momentenverlauf –Kraft am Unterflansch

Handrechnung

Zu verwendende Faktoren für analytische Näherungsformeln des elastischen kritischen Moments sind entnommen aus G. Sedlacek, J. Naumes: Auszug aus dem Hintergrunddokument zu EN 1993-1-1 Biegeknicken und Querknicken auf gemeinsamer Basis: Stabilitätsnachweise nach Eurocode 3 CEN/TC250/SC3/N1639E - rev2

Normale Orientierung – breiter Flansch unter Druckspannung

konstanter Momentenverlauf M_y

Profilumkehr – schmaler Flansch unter Druckspannung

DV-Berechnung mit Consteel

Consteel-Version 15 build 1722

Normale Orientierung – breiter Flansch unter Druckspannung

konstanter Momentenverlauf M_y

• mit Balkenelementen mit 7 Verformungsfreiheitsgraden

Erster Eigenwert des Stabs, der von der Consteel-Software unter Verwendung des finiten 7-DOF-Balkenelement-Modells (n=25 Elemente) berechnet wurde. Die Eigenform zeigt Biegedrillknicken.

Superbalken

Erster Eigenwert des Stabes, der von der Consteel-Software unter Verwendung der Superbalken-Funktion mit Schalenelementen (δ=25 mm Kante) berechnet wurde.