Verbindungen sind in Stahlbaugebäuden für die Kraftübertragung von Bauteil zu Bauteil von entscheidender Bedeutung. Die Verbindungen müssen so ausgelegt sein, dass sie sicher sind und ihre vorgesehene Funktion erfüllen.
Den Ingenieuren stehen viele Ressourcen zum Entwerfen von Verbindungen mit gängigen Konfigurationen und Lasten zur Verfügung. Verbindungsdesigner stoßen jedoch häufig auf Konfigurationen und Belastungsbedingungen, für die es nur wenige Anleitungen gibt. In diesen Fällen kann die Bemessung durch fortgeschrittene inelastische Analyse besonders vorteilhaft sein.
IDEA StatiCa ist eine Software zur Bemessung von Stahlverbindungen für die Bemessung durch fortschrittliche inelastische Analysen. In dieser Software werden einige Grenzzustände auf die gleiche Weise wie Standardfestigkeitsgleichungen erfasst, während andere nicht erfasst werden.
Der Grenzzustand des Nettoquerschnittszuges gehört zu den grundlegendsten Grenzzuständen, die nicht mit Standardfestigkeitsgleichungen erfasst werden. Es ist nicht erforderlich, Standardfestigkeitsgleichungen bei der Konstruktion durch fortgeschrittene inelastische Analyse zu verwenden, wenn die Analyse ein vergleichbares oder höheres Maß an Zuverlässigkeit bietet.
Bisher wurde keine rigorose Zuverlässigkeitsanalyse durchgeführt, um zu zeigen, dass IDEA StatiCa und die zugrunde liegende komponentenbasierte Finite-Elemente-Methode ein vergleichbares oder höheres Maß an Zuverlässigkeit bieten als die Standardfestigkeitsgleichungen. 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 Stärken aus den beiden Standardgleichungen und IDEA StatiCa wurden mit den experimentell ermittelten Stärken und miteinander verglichen. Eine Zuverlässigkeitsanalyse auf Basis von Monte-Carlo-Simulationen wurde anhand der Ergebnisse aus den Festigkeitsvergleichen durchgeführt. Zusätzlich wurde die Sensitivität der IDEA StatiCa-Festigkeit gegenüber den Netzparametern und der plastischen Dehnungsgrenze quantifiziert.
Zusammenfassung
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass IDEA StatiCa in den meisten Fällen ein vergleichbares oder höheres Maß an Zuverlässigkeit als die Standardfestigkeitsgleichungen bietet. Fälle, in denen dies nicht der Fall ist, werden 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 Vertrauen in den Gesamtansatz schaffen und den breiteren Einsatz dieses hilfreichen Werkzeugs ermöglichen.