Das Aluminium Design Manual 2020 (ADM 2020) [1] bietet wesentliche Anleitungen und Bemessungsanforderungen für Ingenieure und Konstrukteure, die mit Aluminium im Tragwerk arbeiten. Das ADM 2020 [1] stellt Methoden zur Berechnung des elastischen BGDK-Momentes (Me ) zur Verfügung. Es wird erläutert, welche Gleichungen verwendet und eingehalten werden sollten, damit Aluminiumtragwerke vor dieser Form der Instabilität sicher sind.
In RFEM 6 wird auf die in der statischen Analyse berechneten Querschnittstypen und Schnittgrößen zurückgegriffen und das Add-On Aluminiumbemessung wendet diese Ergebnisse auf die Gleichungen aus dem ADM 2020 [1] an. Genauer gesagt werden die Gleichungen aus Abschnitt F.4 [1] für die BGDK-Bemessung verwendet. Es gibt Unterabschnitte in Abschnitt F.4 [1] verwendet, um den Querschnitt eines Stabes zu klassifizieren und die BGDK-Schlankheit (λ) zu berechnen. Wenn mehr als ein Abschnitt zutrifft, ist ein beliebiger anwendbarer Abschnitt zu verwenden.
Klassifizierung von Querschnitten bei der BGDK-Bemessung
Abschnitt F.4 [1] klassifiziert Aluminiumquerschnitte danach, ob sie symmetrisch oder unsymmetrisch um die Biegeachse, geschlossene oder rechteckige Stabquerschnitte sind. In den nächsten Abschnitten dieses Beitrags wird auf eine Vielzahl von Querschnitten eingegangen, mit einer Erläuterung, wohin diese unter Abschnitt F.4 [1]. Danach folgt, wie diese in RFEM 6 bemessen werden. Es wird ein einfacher Vergleich zwischen dem ADM 2020 [1] und RFEM 6 durchgeführt. Im Bild unten wird jedes Beispiel gezeigt, wie die korrekte Norm-Kontrolle dargestellt und mit der in RFEM 6 verwendeten Norm-Kontrolle verglichen wird.
Einfachsymmetrische Profile
Ein einfachsymmetrisches Profil ist ein Profil, welches perfekt um seine Biege- oder Nicht-Biegeachse gespiegelt werden kann. Beispiele für einfachsymmetrische genormte Profile sind T- und U-Profile.
Die Schlankheit für diese Formtypen sollte nach Abschn. F.4.2.1 [1] für symmetrische Formen zur Biegeachse. Wenn der Querschnitt um die Biegeachse unsymmetrisch ist, sollte er gemäß Abschn. F.4.2.5 [1] berechnet.
Im beigefügten RFEM 6-Modell ist ein U-Profil (Stab Nr. 1) als einfach gelagerter Träger mit gleichmäßiger Belastung modelliert. Zur Biegeachse symmetrische Querschnitte werden nach Abschn. F.4.2.1 [1] unter Verwendung des Add-Ons Aluminiumbemessung berechnet.
Doppelsymmetrische Profile
Als doppelsymmetrisches Profil bezeichnet man ein Profil, welches um seine Biege- und Nicht-Biegeachse einwandfrei gespiegelt werden kann. Beispiele für genormte Profile, die doppelsymmetrisch sind, sind I-Profile, rechteckige und kreisförmige Hohlprofile.
LTB für einen genormten I-Querschnitt sollte nach Abschn. F.4.2.1 [1], können jedoch auch nach Abschn. F.4.2.5 [1], da dieser bei seitlicher Belastung symmetrisch oder unsymmetrisch um seine Biegeachse sein kann.
Im beigefügten RFEM 6-Modell ist ein doppelsymmetrisches I-Profil (Stab Nr. 4) als einfach gelagerter Balken mit einer gleichmäßigen seitlichen Belastung modelliert. Dieser Querschnittstyp wird nach Abschn. F.4.2.1 [1], da wenn eine seitliche Belastung in einer der beiden Hauptachsenrichtungen angenommen wird, diese immer symmetrisch um die Biegeachse ist.
Unsymmetrische Profile
Ein unsymmetrischer Querschnitt ist ein Profil, das weder um seine Biege- noch um seine nicht-Biegeachse perfekt gespiegelt werden kann. Ein Beispiel für einen genormten Querschnitt, der um eine seiner Achsen als unsymmetrisch gilt, ist ein Z-Querschnitt.
LTB sollte für diesen Querschnitt nur unter Verwendung von Abschnitt F.4.2.5 [1] Beliebige Form. Damit wird für unsymmetrische Querschnitte der Schlankheitsgrad und das elastische BGDK ermittelt.
Im beigefügten RFEM 6-Modell ist ein Z-Profil (CF 4ZU1.25x075) modelliert (Stab Nr. 5) als einfach gelagerter Träger mit Gleichlast. Im Add-On Aluminiumbemessung wird diese Form nach Abschn. F.4.2.5 [1] in Bezug auf BGDK.
Geschlossene Profile
Als geschlossene Querschnittsform wird eine Bauform bezeichnet, bei der der Umfang des Querschnitts vollständig umschlossen ist. Ein übliches Beispiel für ein geschlossenes Profil bei einem Aluminiumstab ist ein Rechteckrohr oder ein Rechteckhohlprofil. In diesem Fall ähnelt die Querschnittsform einem Rechteck, das jedoch allseitig umschlossen ist, sodass eine rohrförmige Struktur entsteht.
Bei der Berechnung von LTB für einen geschlossenen Querschnitt sollte die Schlankheit unter Bezugnahme auf Abschn. F.4.2.3 [1] Geschlossene Formen.
Im beigefügten RFEM 6-Modell ist ein quadratisches Hohlprofil (Stab Nr. 6) als einfach gelagerter Träger modelliert, auf den eine Gleichmaßigkeit angesetzt wurde. Bei der Bemessung nach ADM 2020 im Add-On Aluminiumbemessung wird LTB unter Verwendung von Abschn. F.4.2.3 [1] Geschlossene Querschnitte zur Ermittlung des Schlankheitsgrades (λ).
Rechteckige Stäbe
Ein flacher Rechteckquerschnitt bezieht sich auf eine geometrische Form, die lang und schmal mit einer ebenen Oberfläche und rechteckigen Seiten ist.
Abschnitt F.4.2.4 [1] sollte verwendet werden, um die Schlankheit eines flachen rechteckigen Stabes zu berechnen, um letztendlich das Biegedrillknickmoment zu finden.
Im beigefügten RFEM 6-Modell ist ein Rechteckstab (Stab Nr. 7) als Einfeldträger mit seitlicher gleichmäßiger Belastung modelliert. Er wird unter Verwendung der Gleichungen aus Abschnitt F.4 [1] und die Schlankheit wird mit Gl. F.4-7 gemäß Abschn. F.4.2.4 [1] berechnet.
Fazit
Berechnung von BGDK nach ADM 2020 Sec. In F.4 [1] muss der Ingenieur bestimmen, unter welchen Querschnitt sein Querschnitt fällt, um die Schlankheit und andere Querschnittswerte zu bestimmen. Die Hauptkategorien hierfür werden nach Form und Symmetrie unterteilt. Ob symmetrisch oder unsymmetrisch zur Biegeachse, ob der Querschnitt geschlossen/offen oder ein Rechteckstab ist.
In RFEM 6 klassifiziert das Add-On Aluminiumbemessung Querschnitte genauso wie in Abschn. F.4 [1]. Die Bemessungsnorm ADM 2020 muss in den Basisangaben im Register Norm I ausgewählt werden. Zuletzt wurde unter den Knicklängen in den Bemessungsparametern eines Stabes im Kapitel F. ausgewählt werden. Schließlich kann mit den gleichen Parametern der Modifikationsbeiwert (Cb ) nach Abschn. F.4.1 verwendet.
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