Verbindungen sind in Stahlkonstruktionen von entscheidender Bedeutung für die Übertragung von Kräften von Bauteil zu Bauteil. Verbindungen müssen aus Sicherheitsgründen und um sicherzustellen, dass sie ihre beabsichtigte Funktion erfüllen, entworfen werden.
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Den Ingenieuren stehen zahlreiche Hilfsmittel für die Bemessung von Verbindungen mit gängigen Konfigurationen und Lasten zur Verfügung. Allerdings stoßen Konstrukteure von Verbindungen häufig auf Konfigurationen und Belastungsbedingungen, für die es nur wenige Anleitungen gibt. In diesen Fällen kann der Entwurf mittels fortgeschrittener inelastischer Analyse besonders vorteilhaft sein.
IDEA StatiCa ist eine Software für die Bemessung von Stahlverbindungen mittels fortgeschrittener inelastischer Analyse. In dieser Software werden einige Grenzzustände auf die gleiche Weise erfasst wie die Standard-Festigkeitsgleichungen, andere hingegen nicht.
Der Grenzzustand des Nettoquerschnittszugbruchs ist einer der grundlegendsten Grenzzustände, der nicht mit Standardfestigkeitsgleichungen erfasst wird. Es ist nicht notwendig, Standardfestigkeitsgleichungen bei der Bemessung mittels fortgeschrittener inelastischer Analyse zu verwenden, wenn die Analyse ein vergleichbares oder höheres Maß an Zuverlässigkeit bietet.
Bisher wurde noch keine strenge Zuverlässigkeitsanalyse durchgeführt, um zu zeigen, dass IDEA StatiCa und die zugrunde liegende komponentenbasierte Finite-Elemente-Methode ein vergleichbares oder höheres Zuverlässigkeitsniveau als die Standardfestigkeitsgleichungen bieten. Eine solche Zuverlässigkeitsanalyse wird in dieser Arbeit für den Grenzzustand des Zugbruchs durchgeführt.
Daten aus Hunderten von zuvor veröffentlichten experimentellen Ergebnissen, die einen Zugbruch in einer Vielzahl von Verbindungstypen zeigten, wurden untersucht und analysiert. Die Festigkeiten aus Standardgleichungen und IDEA StatiCa wurden mit den experimentell ermittelten Festigkeiten und untereinander verglichen. Unter Verwendung der Ergebnisse aus den Festigkeitsvergleichen wurde eine Zuverlässigkeitsanalyse auf der Grundlage von Monte-Carlo-Simulationen durchgeführt. Zusätzlich wurde die Empfindlichkeit der IDEA StatiCa Festigkeit gegenüber Netzparametern und der plastischen Dehnungsgrenze quantifiziert.
Zusammenfassung
Die Ergebnisse zeigen, dass IDEA StatiCa in den meisten Fällen ein vergleichbares oder höheres Maß an Zuverlässigkeit bietet als die Standardfestigkeitsgleichungen. Fälle, in denen dies nicht der Fall ist, wurden identifiziert, und es werden Optionen für Änderungen empfohlen.
Die Dokumentation des Sicherheitsniveaus, das IDEA StatiCa für den in dieser Arbeit vorgestellten Grenzzustand des Zugbruchs bietet, wird das Vertrauen in den Gesamtansatz stärken und den breiteren Einsatz dieses hilfreichen Werkzeugs ermöglichen.