Aluminum Design Manual (ADM) 2020 Updates in RF-/ALUMINUM ADM

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19. Februar 2021

001706

Aluminium- und Leichtbautragwerke

Statische Berechnungen

ADM

Das Aluminum Design Manual (ADM) 2020 wurde im Februar 2020 veröffentlicht. Das ADM 2020 gibt Anleitung sowohl für die ASD- (Allowable Strength Design) als auch die LRFD-Methode (Load And Resistance Factor Design) zur Bemessung von Aluminiumträgern, um Zuverlässigkeit und Sicherheit für alle Aluminiumkonstruktionen zu gewährleisten. Der letzte Stand dieser Norm wurde in das RFEM/RSTAB-Zusatzmodul RF-/ALUMINUM ADM integriert. Im Folgenden werden die wesentlichen Updates, die auch für die Dlubal-Programme relevant sind, hervorgehoben.

Brückenartige Konstruktionen (ADM 2015 Abschn. B.2.2 [2])

Schauen wir in die Geschichte dieser Vorschrift, so veröffentlichte die Aluminum Association erstmals 1967 die Spezifikationen für Aluminiumkonstruktionen, die sowohl Gebäude als auch Brückenbauwerke umfassten. Aluminium wurde im Brückenbau seit Anfang bis Mitte des 19. Jahrhunderts verwendet. Daher beinhaltete diese frühe ADM-Norm neben Überlegungen zur Bemessung von Brücken nach ASD auch Gebäude. Je nach brücken- oder gebäudetypischen Strukturen wurden unterschiedliche Sicherheitsfaktoren vorgegeben.

Als 1994 das Nachweisverfahren nach LRFD in das ADM aufgenommen wurde, waren die Brückenvorschriften bereits in der AASHTO-Norm (American Association of State Highway and Transportation Officials) enthalten und wurden bewusst im ADM weggelassen. Im Oktober 2007 wurde LRFD zur verbindlichen Bemessungsmethode für alle Autobahnkonstruktionen in den USA. Daher wurde in Kapitel B Bemessungsvoraussetzungen der bisherige ADM 2015 Abschnitt B.2.2 Brückenartige Strukturen komplett in den ADM 2020 verschoben.

Knick- und Festigkeitskonstanten für gekrümmte Elemente (Abschn. B.4 [1])

Änderungen wurden bei den Gleichungen zur Überschneidung von Knickkonstanten (Ct und Ctb) für gleichmäßigen Druck in gekrümmten Elementen und Biegedruck in gekrümmten Elementen in den Tabellen B.4.1 und B.4.2 [1] vorgenommen.

Direkte Festigkeitsmethode (Abschn. F.3.2 [1])

Abschnitt F.3 [1] befasst sich mit der Nennbiegefestigkeit Mnlb für den Grenzzustand des Beulens. Drei Methoden können zur Ermittlung von Mnlb verwendet werden, einschließlich der direkten Festigkeitsmethode in Abschnitt F.3.2 [1].

Vorher verwies der ADM 2015 Abschnitt F.3.2 direkt auf Abschnitt B.5.5.5 [2]. Dazu war es erforderlich, alle Querschnittselemente entweder als gleichmäßigen Druck (Abschn. B.5.4 [2]) oder Biegedruck (Abschn. B.5.5 [2]) korrekt einzustufen. Nur die relevanten Elemente under Biegedruck hatten sich so für Abschnitt B.5.5.5 [2] geeignet und somit konnte Mnlb berechnet werden.

Jetzt beinhaltet das ADM 2020 die Gleichungen zur Berechnung von Mnlb direkt im Abschnitt F.3.2. Diese Vereinfachung aus der Vorgängernorm kann für die Berechnung der Biegeknickbeanspruchbarkeit für alle Elemente ohne die Voreinstufung aus Abschnitt B.4 und Abschnitt B.5 [1] verwendet werden.

Biegebeiwert Cb (Abschn. F.4.1 [1])

Das ADM 2015 unterschied in F.4.1 zwei Querschnitte zur Berechnung des Biegekoeffizienten, der in den Regelungen zum Biegedrillknicken verwendet wird. Dazu gehörten doppelsymmetrische (Abschn. F.4.1.1 [2]) und einfachsymmetrische Formen (Abschn. F.4.1.2 [2]).

Das ADM 2020 hat diese Querschnitte zusammengefasst und stattdessen die Cb-Gleichung (Gl. F.4-2) abgeändert, um eine zusätzliche Rm-Variable aufzunehmen, was den Biegebeiwert für einfachsymmetrische, durch Doppelkrümmung aus Querbelastung biegebeanspruchte Stäbe darstellt. Zusätzliche Änderungen in Gl. F.4-2 [1] stammen aus dem Guide to Stability Design Criteria for Metal Structures, 6. Ausgabe (Wiley, 2010) und Wong und Driver (2010). Das ADM 2015 hingegen verweist bei dieser Gleichung auf Kirby und Nethercot (1979).

Einzelne Winkel (Abschn. F.5)

Änderungen an Kapitel F bezüglich Einzelwinkel betreffen die Biegedrillknickbeanspruchbarkeit bei Biegung um die geometrischen Achsen (Abschn. F.5.1 [1]). Gleichungen F.5-4 bis F.5-5 für gleichschenklige Winkel mit Gabellagerung ausschließlich am Punkt des Maximalmoments (Abschn. F.5.1b) und Gleichungen F.5-6 bis F.5-7 für gleichschenklige Winkel ohne Gabellagerung (Abschn. F.5.1c [1]) enthalten im Vergleich zum ADM 2015 leicht abweichende Koeffizienten.

Vereinfachungen wurden bei der Aktualisierung des ADM 2015 auf das ADM 2020 in Bezug auf Biegung um die Hauptachsen vorgenommen (Abschn. F.5.2 [1]). Die Biegedrillknickbeanspruchbarkeit bezüglich Biegung der starken Achse (Abschn. F.5.2a [1]) wurde in einem einzelnen Abschnitt für sowohl gleichschenklige als auch ungleichschenklige Winkel zusammengefasst. Daher wurden Änderungen an Gleichung F.5-8 [1] zur Ermittlung der Biegedrillknickfestigkeit im Vergleich zum ADM 2015 vorgenommen.

Anwendung in RF-/ALUMINIUM ADM

Die oben beschriebenen Aktualisierungen stellen keine vollständige Auflistung aller ADM 2020-Updates im Vergleich zum ADM 2015 dar. Vielmehr spiegelt es wider, welche Aktualisierungen in das RFEM- bzw. RSTAB-Zusatzmodul RF-/ALUMINIUM ADM zur Bemessung von Aluminiumstäben nach ADM für das ASD- oder LRFD-Nachweisverfahren eingegangen sind. Einen detaillierten Einblick in den Bemessungsablauf mit RFEM und RF-ALUMINIUM ADM erhalten Sie im aufgezeichneten Webinar ADM 2020 Member Design in RFEM.

Autor

Amy Heilig, PE

CEO von Dlubal Software, Inc. & Sales & Technical Support Engineer

Amy Heilig ist die CEO des US-Büros in Philadelphia, PA. Darüber hinaus ist sie für den Vertrieb und den technischen Support zuständig und unterstützt weiterhin die Entwicklung von Dlubal-Programmen für den amerikanischen und kanadischen Markt.