Biegedrillknicken
Was ist Biegedrillknicken und was ist die Ursache?
Biegedrillknicken (BDK) ist die Verformung eines seitlich nicht gehaltenen Trägers aufgrund der aufgebrachten Lasten weg von seiner Längsachse - sowohl seitliche Verschiebung als auch Verdrehung.
Seitlich nicht gehaltene Stahlträger sind Träger, deren Druckflansch sich in seitlicher Richtung frei bewegen (oder verschieben) und auch verdrehen kann. Wendet man diese Theorie auf einen einfach gestützten Träger an, so ist der Druckflansch der Obergurt. Wenn sich dieser Flansch seitlich durchbiegt, versucht der Zugflansch, den Träger gerade zu halten und erzeugt aufgrund der seitlichen Biegung des Trägers "Rückstellkräfte". Diese Kräfte allein können den Träger jedoch nicht gerade halten. Der Widerstand des Trägers gegen BDK wird durch die Rückstellkräfte und die seitliche Komponente der Zugkräfte im Zugflansch bestimmt.
Das Zusammenspiel von Druck- und Zugflanschen zwingt einen seitlich nicht gehaltenen Träger zur Verdrehung. Der Widerstand gegen diese Verdrehung ist abhängig vom Torsionswiderstand des Trägerquerschnitts. Träger mit großen Flanschdicken haben zum Beispiel einen größeren Torsionswiderstand als solche mit geringeren Flanschdicken bei einer bestimmten Tiefe. Es gibt auch andere Querschnitte, die einen größeren Widerstand bieten (RHS/SHS), und diese werden häufig in Situationen verwendet, in denen große Spannweiten erforderlich sind, um die vertikale Last zu tragen (z. B. bei Öffnungen mit Doppelflügeltüren), die anfällig für Krafteinwirkungen aus der Ebene sind.
Sehen Sie sich dieses Video an, um zu erkennen, wie sich das BDK-Versagen ergibt.
Welche Faktoren beeinflussen BDK?
Es gibt drei Hauptfaktoren:
- Ort der aufgebrachten Last
- Die Biegemomentverteilung
- Auflagerbedingungen
Ort der aufgebrachten Lasten
Die Auswirkung des BDK wird durch den Abstand zwischen dem Ort der aufgebrachten Last und dem Schubmittelpunkt des Trägerquerschnitts bestimmt. Der Querschnitt ist anfälliger für BDK, wenn die Last oberhalb des Schubmittelpunktes aufgebracht wird. Die Auswirkung ist geringer, wenn die Last entlang des Schubmittelpunktes aufgebracht wird, und wenn sie unterhalb aufgebracht wird, hat der Balken kaum eine Chance, BDK zu erfahren.
Der Schubmittelpunkt ist ein Punkt im Querschnitt, an dem die aufgebrachten Lasten keine Verdrehung verursachen. Sie ist querschnittsabhängig. Der Schubmittelpunkt und der Schwerpunkt auf einem symmetrischen Abschnitt sind gleich. Sie dürfen auf einem unsymmetrischen Abschnitt nicht zusammenfallen. Die Berechnung des Schubmittelpunktes für einen bestimmten Abschnitt erfordert ein wenig Mathematik, aber zum Glück verwenden Ingenieure Software und haben Tabellen, auf die sie sich beziehen können!
Die Biegemomentverteilung
Ein Abschnitt in einem Querschnitt mit einem gleichmäßigen Biegemoment über seine Länge hat einen geringeren BDK-Widerstand im Vergleich zu einer anderen Biegemomentverteilung.
Auflagerbedingungen
Der BDK-Widerstand eines Balkenquerschnitts nimmt zu, wenn die Endauflager stärker eingespannt werden. Betrachten Sie einen Träger, der auf einer Steinplatte ruht, im Vergleich zu einem Träger, der in eine Betonwand eingegossen ist. Der letztere ist an den Enden stärker eingespannt als der erstere. Der eine kann sich frei drehen, der andere nicht.
Konstruktive Überlegungen
Durch eine wirksame seitliche Einspannung kann die Größe des Trägers erheblich verbessert werden. Die Einspannung kann vollständig durch die Verbundwirkung einer Betondecke erreicht werden. Ein teilweiser Rückhalt kann durch Zwischenbalken erreicht werden. Verstrebungen - in ausreichender Größe und an geeigneter Stelle - können ebenfalls verwendet werden.
Das ist alles schön und gut für die Bemessung von Bauteilen, aber was passiert, wenn es um die Bemessung von Anschlüssen geht?
Die tatsächlichen Reaktionen bleiben unabhängig von der BDK-Einspannung gleich, aber der Stab hat durch diese Einspannung eine zusätzliche Festigkeit. Wenn wir dies ignorieren würden, würde die Anschlussbemessung eine Überbewertung darstellen.
In der neuen Version von IDEA StatiCa (Version 22.0) haben wir eine neue Funktion eingeführt - die seitliche Torsionseinschränkung.
Weitere Informationen zu dieser neuen Operation finden Sie hier. Die neue Operation kann sowohl einzelne Einspannungen als auch kontinuierliche Einspannungen mit variablen Torsions- und Seiteneinspannungen simulieren.
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