Grenzwerte für Schubspannungen aus Torsion in RF-/STAHL EC3

Fachbeitrag zum Thema Statik und Anwendung von Dlubal Software

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Fachbeitrag

Häufig verhindern sehr kleine Torsionsmomente in den zu bemessenden Stäben bestimmte Nachweisformate. Um diese zu vernachlässigen und die Nachweise dennoch zu führen, kann man in RF-/STAHL EC3 einen Grenzwert definieren, ab dem Torsionsschubspannungen berücksichtigt werden.

Hintergrund der Grenzwerteinstellung

Insbesondere bei der Bemessung von Tragwerken im 3D-Modell erhält man als Ergebnis häufig durch die Modellierung bedingte Torsionsmomente in den zu bemessenden Stäben. Die Bemessungsregeln in der EN 1993-1-1 enthalten zumeist aber nur für die typischen Beanspruchungen aus Druck, Biegung oder Querkraft gültige Interaktionsbedingungen und Bemessungsverfahren. So können beispielsweise in den klassischen Verfahren für Stabilitätsnachweise wie dem Ersatzstabverfahren oder dem Allgemeinen Verfahren grundsätzlich keine Torsionsmomente berücksichtigt werden.

Um dennoch eine einfache Bemessung zu ermöglichen und kleine Torsionsmomente zu vernachlässigen, kann der Nutzer in den Detaileinstellungen von RF-/STAHL EC3 einen Grenzwert für die Schubspannungen aus Torsion festlegen. Sind die einwirkenden Schubspannungen anschließend geringer als der festgelegte Grenzwert, so werden sie im Nachweis vernachlässigt. Somit wird der Stabilitätsnachweis dennoch geführt oder die günstigere Interaktionsbedingung dennoch genutzt.

Eingabe des Grenzwertes in den Detaileinstellungen

Der Grenzwert wird getrennt für Querschnittsnachweise und Stabilitätsnachweise eingegeben. Es erfolgt keine weitere Warnung, dass die Torsionsschnittgrößen unterhalb dieser Grenze vernachlässigt werden.

Für diesen Grenzwert gibt es keine normative Grundlage und daher auch keine allgemeingültige Vorgabe. Aus ingenieurmäßiger Sicht haben wir uns jedoch für die Standardeinstellung eines Grenzwertes von 5 % entschieden, um kleine und zumeist unbeabsichtigt eingeleitete Torsionsmomente beim Nachweis zu vernachlässigen.

Primäre Torsion bei offenen Profilen vernachlässigbar

Bei offenen Profilen kann im Allgemeinen davon ausgegangen werden, dass einwirkende Torsionsmomente nicht über primäre Torsion, sondern über sekundäre Torsion (Wölbkrafttorsion) abgetragen werden. In RFEM und RSTAB werden die Schnittgrößen aber zunächst nur mit sechs Freiheitsgraden ohne Berücksichtigung der Verwölbung ermittelt. Für kleine einwirkende Torsionsmomente scheint daher die Vernachlässigung der Torsionsspannungen im Nachweis naheliegend. Für große Torsionsmomente sollte allerdings eine Berechnung mit sieben Freiheitsgraden erfolgen, um auch den Einfluss des Wölbbimomentes und der sekundären Torsionsschubspannungen berücksichtigen zu können. Dies ist zum Beispiel mit den Zusatzmodulen RF-/STAHL Wölbkrafttorsion oder RF-/FE-BGDK möglich.

Autor

Dipl.-Ing. Oliver Metzkes

Dipl.-Ing. Oliver Metzkes

Product Engineering & Customer Support

Herr Metzkes beschäftigt sich mit der Entwicklung im Modulbereich Stahlbau und den Anwenderanfragen im Kundensupport.

Schlüsselwörter

Grenzwert Torsion Schubspannungen Stabilitätsnachweis Wölbkrafttorsion

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  • Aktualisiert 6. September 2021

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