HighTRUSS - Hochfeste Hohlprofilfachwerke - High strength steels in hollow section trusses

Abstract

Fachwerkkonstruktionen aus direkt verschweißten Hohlprofilen unter vorwiegend ruhender Beanspruchung werden in vielen Bereichen des Stahlhochbaus und der Infrastruktur eingesetzt, z. B. bei Fußgängerbrücken sowie im Anlagen- oder Mobilkranbau. Hohlprofile stellen aufgrund ihrer richtungsunabhängigen Widerstands- und Steifigkeitswerten, ihrer geringen Knickgefährdung und des hohen Torsionswiderstands wirtschaftliche Profilformen dar. Die Verwendung hochfester Stähle ermöglicht bei hohen Tragfähigkeitsanforderungen und großen Spannweiten eine materialsparende Bauweise. Die Bemessung von Anschlüssen aus hochfesten Hohlprofilen wird derzeit mit der Überarbeitung des Eurocodes 3, Teil 1-8 neu geregelt Aufgrund fehlender Untersuchungsergebnisse ist vorgesehen, den Sicherheitsanspruch durch konservative pauschale Abminderungsfaktoren zu erfüllen. Dadurch wird der wirtschaftliche Einsatz hochfester Stähle stark eingeschränkt. Im Forschungsvorhaben HighTRUSS wurden zur Verbesserung dieser Situation umfangreiche fertigungstechnische, experimentelle und numerische Untersuchungen an T-, X- und K-Knoten aus Kreis- und Rechteckhohlprofilen durchgeführt. Dadurch wurden die Grundlagen geschaffen für eine Bewertung der Versagensmechanismen, Tragfähigkeiten und normativen Bemessungsmodelle. Diese Erkenntnisse dienen auch als Grundlagen für die Formulierung eines Nationalen Anhangs zur zukünftigen deutschen Ausgabe zu EN 1993-1-8, der notwendige Einschränkungen bestätigen, aber auch Erleichterungen schaffen kann. Dabei wurden folgende Ziele verfolgt: • Angabe von Abminderungsfaktoren bei der Ermittlung der Tragfähigkeit von Knoten aus hochfesten Stahlhohlprofilen • Beurteilung der Notwenigkeit der Berücksichtigung einer reduzierten Festigkeit • Empfehlungen zur Berücksichtigung sekundärer Biegemomente

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Truss structures made of directly welded hollow sections under predominantly static loading are used in many areas of structural steel engineering and infrastructure, such as pedestrian bridges, as well as in plant- or mobile crane construction. Due to their direction-independent resistance and stiffness values, low risk of buckling and high torsional resistance, hollow sections are economical profile shapes. The use of high-strength steels can lead to economical lightweight structures with high load-bearing capacities. The design of connections made of high-strength hollow sections is currently being redefined in the revision of Eurocode 3, Part 1-8. Due to the lack of test results, it is intended to meet the safety requirements by applying conservative general reduction factors. Consequently, the economic use of high-strength steels is strongly limited. To achieve these objectives, the research project carried out extensive manufacturing, experimental and numerical investigations on T-, X- and K-joints made of circular and rectangular hollow sections. This created the basis for an evaluation of the failure mechanisms, load-bearing capacities and normative design models. These conclusions also serve as a basis for the formulation of a National Annex to the future German edition of EN 1993-1-8, which can confirm the necessary restrictions, but also reduce the requirements. The following objectives were pursued: • Specification of reduction factors for the determination of the load-bearing capacity from joints made of high-strength hollow steel sections • Assessment of the need to take reduced strength into account • Recommendations for the consideration of secondary bending moments