Es ist im Allgemeinen nicht praktikabel, sicherzustellen, dass sich eine Stahlverbindung strikt entweder gelenkig oder starr verhält und Statiker wählen oft aus Gewohnheit eine dieser Klassifizierungen. In vielen Fällen ist dieser Ansatz völlig verständlich und akzeptiert. In anderen Situationen kann er jedoch zu erheblichen Problemen führen.
Betrachten wir einen standardisierten momententragfähigen Anschluss (IM) und untersuchen wir, wie die alleinige Wahl zwischen gelenkigen und starren Verbindungen nicht nur zu unwirtschaftlichen, sondern vor allem auch zu gefährlichen Nachweisen führen kann.
Im Programm RFEM von Dlubal Software verwenden wir zunächst das Add-On Stahlanschlüsse, um zu überprüfen, ob die Ergebnisse für die Anfangssteifigkeit und den Momentenwiderstand mit denen aus der Veröffentlichung „Typisierte Anschlüsse im Stahlhochbau nach DIN EN 1993-1-8” übereinstimmen. Die Ergebnisse zeigen eine deutliche Ähnlichkeit.
Und nun kommen wir zur Tragwerksplanung eines ständig belasteten Trägers, der über unsere Verbindung mit einer Stütze verbunden ist:
FALL (A) – Unwirtschaftliche Bemessung
Bei einer vollständig starren Verbindung überträgt der Anschluss ein großes Biegemoment. Dieser Bemessungsansatz entlastet den Träger von der Biegespannung, kann jedoch zu einem zu großen Anschluss führen.
Umgekehrt kann bei einer gelenkigen Verbindung der Anschluss selbst zwar angemessen sein, jedoch ist es wahrscheinlich, dass der Träger aufgrund eines erheblichen Moments in der Feldmitte versagt.
In our example, semi-rigid connection ideally reduces the moment at the joint without excessively increasing the moment in the middle of the span to an unacceptable level. Therefore, both the joint and the beam are satisfactorily designed.
FALL (B) – Gefährliche Bemessung (Hinzugabe von Zugnormalkraft)
Die Behandlung einer nachgiebigen Verbindung als gelenkig übersieht das tatsächlich auftretende Biegemoment. Dies kann zu einer gefährlichen Bemessung führen, bei der die Tragfähigkeit der Verbindung allein durch Normalkräfte und Querkräfte erheblich beansprucht wird. Nachfolgende Biegemomente erhöhen die Ausnutzung des Anschlusses und können zu einem Anschlussversagen führen.
FALL (C) – Gefährliche Bemessung (Längerer Träger, anfälliger für Durchbiegung)
Die Annahme, dass eine nachgiebige Verbindung starr ist, impliziert, dass der Anschluss steifer ist, als er tatsächlich ist. Diese Annahme verbessert fälschlicherweise die Bedingungen für den Träger, der sich dann weniger verbiegt und ein geringeres Biegemoment entlang seines Feldes erzeugt. In Wirklichkeit ist der Anschluss jedoch nicht so starr wie angenommen. Der Träger erfährt dann eine größere Durchbiegung und Momente in der Feldmitte, was möglicherweise zu einem unbefriedigenden Ergebnis im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit führt oder sich unerwünscht auf Strukturen auswirkt, auf die der Träger einwirkt.
